Hovedprosjekt Tinius Olsen 2013/2014

Transkript

1 Hovedprosjekt Tinius Olsen 2013/2014 Mikkel Melzer Lars Kristian Haraldsrud Thomas In t Veen David Christensen

2 Fagskolen Tinius Olsen Avdeling for elkraft PROSJEKTRAPPORT 2014: Ren Energi Fagskolen Tinius Olsen Utarbeidet av: Mikkel Melzer Thomas In t Veen David Christensen Lars Kristian Haraldsrud Klasse: 2FEL Antall sider: 28 Vedlegg: 17 Innlevert dato:

3 Sammendrag: Dette prosjektet har omhandlet energiproduksjon fra vindkraft og leveranse av denne til det offentlige fordelingsnettet. Dette har ikke bare vært et teoretisk prosjekt, men også praktisk. Det er montert en vindturbin med påfølgende transformator, likeretter og inverter. Anlegget var ment å inneholde en mindre solcellepark, men det oppstod finansieringsproblemer underveis som gjorde at prosjektets omfang ble endret. Det ble bestilt inn en vindturbin som skulle kunne produsere 3kW, men leverandøren sendte oss feil og vi fikk en 1,5kW. På leverandørens hjemmeside var det oppgitt at turbinen skulle produsere 48V DC, ved nærmere måling viste det seg at den laget vekselspenning. Vi tok kontakt med Fronius i Hokksund som leverer invertere til solcelleparker og lignende, vi fikk se en inverter i praksis i deres lokaler. Etter nærmere undersøking fant vi en fordelingstavle på skolen som hadde et 400V TN-S system. Det passet utmerket, fordi hele anlegget skal flyttes til nye lokaler senere der er det 400V TN system. I praksis betydde dette at vi kunne avtale med Fronius om å bestille en inverter som konverterer fra DC til 400V AC. Inverteren vi kjøpte av Fronius er av høy kvalitet og leverer en stabil spenning med ren sinus, altså en stabil frekvens som er i fase med fordelingsnettet. Inverteren slår seg ikke på før den produserte spenningen er høy nok, arbeidsområdet her er V DC. Vi måtte altså finne en metode for å transformere og konvertere 48V AC fra vindturbinen til V DC. Vi regnet ut omsetningsforholdet vi skulle ha for transformatoren=10. Vi oppdaget at vi hadde transformatorer innenfor vårt spennigsområde på skolen, den hadde et omsetningsforhold=6. Det ble gjort diverse forsøk og målinger på transformatoren og vi kom frem til at den kunne brukes, som en midlertidig løsning for å kunne produsere strøm. Vi skulle opprinnelig få med en likeretter til vindturbinen fra leverandøren, men det fikk vi ikke. Derfor ble vi enige om å bruke en som fantes på skolen. Vi testet denne likeretterbroen sammen med transformatoren under belastninger som vi vet turbinen ville påføre. Vi konkluderte med at anlegget nå ville fungere, men at virkningsgraden ikke vil bli optimal, her er grunnen: Den induserte 2

4 spenningen fra vindturbinen er avhengig av vindstyrken, lav vindstyrke gir lav spenning ut fra turbinen og inn på transformator, når transformatoren ikke klarer å omsette med mer enn 6 ganger den inntrykte spenningen, kreves det moderat vind over litt tid for at inverteren skal starte opp og fase inn produsert strøm. Inverteren er i hovedsak beregnet for større anlegg, opptil 8kW. Det er derfor vi har anbefalt å utvide anlegget med solcellepaneler på et senere tidspunkt, da vil produksjonen optimaliseres. Vindturbinen er montert på et stålstag/rør som vi fikk spesialsveiset hos et sveiseverksted. I forkant av dette regnet vi ut hvilke krefter turbinen ville påføre staget og sjekket dette mot hva forskjellige stålrør tåler. Emneord: Ren energi 3

5 Innhold DEL 1: PRODUKTET : TEMA, PROBLEMSTILLING OG AVGRENSNING : TEMA : PROBLEMSTILLING : AVGRENSNING AV PROBLEMSTILLINGEN : DEFINISJON AV BEGREPER I PROBLEMSTILLINGEN : TEORI : ELEKTRISKE KOMPONENTER : VALG AV KABLER OG VERN: : METODE/FREMGANGSMÅTE : RESULTAT : DRØFTING/DISKUSJON : KONKLUSJON/OPPSUMMERING: DEL 2: PROSESSEN : REFERAT FRA ARBEIDET : PLANLEGGING: :TIDSBRUK : PLAN FOR ARBEIDET : GRUPPELEDELSE : KOMMUNIKASJON : RESSURSER : LÆRINGSUTBYTTE : VERKTØY OG PRAKSIS : KONKLUSJON

6 Vedlegg: Tegninger Vedlegg 1 Vindberegninger Vedlegg 2 Vindturbinstagberegninger Vedlegg 3 Febdok-beregninger Vedlegg 4 Beregninger av tap i transformator Vedlegg 5 Måling av DC-kurver med oscilloskop Vedlegg 6 Regnskap Vedlegg 7 Regnskapsbilag Vedlegg 8 Avviksbilag Vedlegg 9 Fremdriftsplan Vedlegg 10 HMS-plan Vedlegg 11 Sikker jobb-analyse Vedlegg 12 Godkjennelse fra kommunen Vedlegg 13 Prinsippskisse av anlegg Vedlegg 14 Engelskoversettelse Vedlegg 15 Samarbeidskontrakt Vedlegg 16 Teknisk informasjon og manualer Vedlegg 17 5

7 Del 1: Produktet 1.1: Tema, problemstilling og avgrensning 1.1.1: Tema Tema for prosjektet «ren energi» er et ønske om å produsere sol- og vindkraft på Fagskolen Tinius Olsen og fremme denne teknologien på en positiv måte og vise at skolen ser i nye retninger når det kommer til nytenkning og bærekraftig energiproduksjon. Bakgrunnen for prosjektet er et ønske fra lærer om å kunne produsere ren energi på skolen. Det er også ønskelig å bruke dette prosjektet videre i fremtiden i med tanke på utvikling og forskning. Mye på grunn av at dette ikke er et tema som elkraftlinjen på fagskolen har hatt noen undervisningsmuligheter i. Sol og vindenergi er en ren og effektiv måte å produsere strøm på. Elkraftlinjen på fagskolen har til nå ikke hatt noen måte for studentene å få et innblikk i energiproduksjon fra sol og vind. Prosjektgruppen ble enige om at et slikt prosjekt ville være spennende og lærerik, samt nyttig for videre undervisning i vind og sol som energikilde : Problemstilling I prosjektperioden har vi jobbet oss frem til en løsning på hvordan vi kan plassere et mikrokraftverk på skolebygget. Det gjaldt å finne en god plassering for vindturbin og solcellepaneler som ville gi mest mulig effektiv produksjon, dette med tanke på vindstyrke og solmengde. Den produserte energien skulle også leveres til skolens el-nett, og måtte derfor transformeres opp til 400V med ren sinuskurve. Produsert energi skal også kunne leses av på internettet. Føringsveier fra spenningsomformer til fordelingstavle måtte kartlegges, kabeltverrsnitt måtte beregnes og dokumenteres, føringsveien måtte være enkel og anvendelig. Montering av vindturbin krever at man gjør befaringer og planlegger gjennomføring og utførelse. Vindturbin skal monteres på et stålstag. Kreftene som påvirker dette 6

8 staget må beregnes og kalkuleres for å tåle de ytre påvirkningene. Prosjektet må finne en løsning på hvordan vi effektivt kan utvinne energi fra sol og vind og levere dette til elnettet på skolen, altså produsere egen strøm, og ha avlesning for dette : Avgrensning av problemstillingen Produktet fra problemstillingen måtte avgrenses underveis i prosjektet. I starten måtte vi avgrense prosjektet på en slik måte at vi kunne ha muligheter for å fullføre prosjektet innen rett tid. Dette ble gjort ved at vi så for oss mengden solcellepaneler og vindturbiner. Den praktiske delen her lå i at solcellepanelene ikke kunne dekke mer en flatearealet på valgt tak. Vindturbinen måtte være på en størrelse som gjorde det praktisk mulig å montere uten for store inngrep. Oppdragsgivers krav var satt til en minimums effekt på 1000W per produksjonskilde. Dette var noe gruppen så på som oppnåelig i forhold til gjennomføring og avgrensning av prosjektet. Økonomien var her også en avgrensning på en slik måte at vi måtte holde oss innenfor et sannsynlig økonomikrav som kunne finansieres av Fagskolen Tinius Olsen. I prosjektets gang ble det også slik at vi ikke kunne få solcellepanelene til rett tid, og derfor kun få vindturbinen. Det gjorde så at vi måtte sette oss ned og avgrense prosjektet igjen. Det ble da sett på spenningsforholdene til vindturbinen, i forhold til inverteren. Derfor trengte vi en transformator for å kunne oppnå inverterens innspenningskrav, og deretter likerette denne fra vekselstrøm til likestrøm. 7

9 1.1.4: Definisjon av begreper i problemstillingen Mikrokraftverk: Kraftverk bestående av fornybare energikilder på under 100kW Ren sinuskurve: En sinuskurve som ikke inneholder «støy» og har rene topper. Sender man «urene» sinuskurver (modifiserte sinuskurver) vil dette ødelegge det eksisterende nettet med støy som kan forårsake skade på teknisk utstyr. Vindturbin: Ofte feilkalt vindmølle. Består av en generator som omgjør mekanisk energi til elektrisk energi ved hjelp av vinden som drar bladene rundt. Krefter: Ytre påvirkninger i form av vind, der staget skal tåle kreftene i Nm. Ytre påvirkninger: De krefter som påvirker stålstaget. Dette er f.eks. vind, sol og regn. El-nett: Det elektriske fordelingsnettet (strømnettet). 1.2: Teori 1.2.1: Elektriske komponenter For å hente ut elektrisk energi fra vinden trenger man en generator med rotorblader som roterer rundt ved hjelp av vinden. For å utnytte denne kinetiske energien trenger man en generator, den mest brukte generatortypen er synkrongeneratoren. I vårt anlegg har vi en 1500-watts synkrongenerator med permanentmagneter. En generator er avhengig av magnetisering i rotoren for å virke, i vår generator er dette magnetfeltet permanent. På rotoren sitter turbinblader som roterer rundt ved en gitt vindstyrke, som samtidig drar med seg permanentmagnetene rundt. De roterende magnetene krysser viklingene i statoren, når magnetfeltet fra rotor «skjærer» 8

10 gjennom statorviklingene blir det indusert en vekslende spenning fordi magnetene krysser nord og sør vekselsvis. Ved å ha magneter med hver sin nord og sørpol som vekselsvis krysser gjennom statorviklingene, vil man få en vekselspenning. Den induserte spenningen fra vindturbinen ligger mellom 20 og 48 volt, alt etter hvor stor vindstyrken er. Vindstyrken bestemmer altså hvor høy spenning som blir indusert (vedlegg 17, side 14). Uten last er spenningen vår målt til maksimalt 70V, denne ville ligget nærmere 45V ved last. Oppstartingshastigheten for vindturbinen er 2.5 m/s. Ved denne hastigheten genereres det ca. 15V. Området hvor det produseres mest strøm er rundt 12 m/s. Ifølge datablad skal turbinen generere en spenning på 48V ved 12 m/s. Ved for høy vindstyrke vil «haleroret» på turbinen starte nedbremsing. Det er tallene fra indusert spenning ved gitte vindstyrker vi har lagt til grunn når vi skulle velge en transformator. Den optimale transformatoren har et omsetningsforhold på 10. Det vil si at ved 23V fra vindturbinen så får vi 23V 10 = 230 V ut. Den maksimale spenningen vi kan få fra vindturbinen er 48V. Med et omsetningsforhold på 10 får vi da 480V. Inverteren opererer med maksimalt 600V, så dette går fint. Vi har for øvrig ikke lyktes med å anskaffe en slik transformator, da vi opprinnelig skulle ha en likespenningsgenerator, og bruk av transformator er en del av avvik/endring i prosjektet. Vi tok en transformator som vi hadde på skolen, denne hadde muligheten til å variere omsetningsforholdet ved å laske mellom forskjellige viklinger. Vi valgte å bruke 36,6 til 220 volts-viklingene, dette for å få utvekslingsforholdet så høyt som overhodet mulig, i dette tilfellet 6. Inverteren skal ha likespenning inn, for så å transformere spenningen om til 400V vekselspenning. Dette innebærer at vekselspenningen fra vindturbinen transformeres opp med et omsetningsforhold på 6. Spenningen fra transformatoren er fortsatt vekselspenning og må likerettes. Inverteren er en såkalt høyfrekvens «on grid»- inverter. Prinsippet bak denne er å omforme DC-spenningen om til AC-spenning med veldig høy frekvens for deretter å likerette tilbake til DC, så tilbake til AC ut på nettet. 9

11 Denne prosessen gjøres for å kunne fase inn spenningen til riktig frekvens og spenning, som er elementært for å kunne levere produsert strøm inn på et fordelingsnett. Likeretteren i vårt anlegg består av en likeretterbro med seks likeretterdioder. Likeretterbroen kutter de negative halvperiodene i sinuskurven, noe som gjør man kun sitter igjen med de positive toppene i sinuskurven. Den likerettede spenningen blir noe høyere, med ganske høy «peak til peak»-spenning (for bilde fra oscilloskop, se vedlegg 6). Dette kunne vi løst ved å sette en kondensator i parallell, men Fronius-inverteren har innebygget filter med kondensator som løser dette : Valg av kabler og vern: Vi måtte beregne kabler og vern til de forskjellige delene i anlegget. For å beregne kabel og vern til inverteren fra 400V-fordelingstavlen «235» (mekanisk verksted) brukte vi beregningsprogrammet Febdok. (Se vedlegg 4). Her kom vi frem til at vi kunne bruke en PFXP 5G 2,5mm2. Kabelen består av 4 spenningsførene ledere og en beskyttelsesleder. Vi valgte jordfeilautomaten Chint NB-1-L-40/H som er en 16 A med B-karakteristikk. Denne valgte vi med tanke på fremtidige utvidelser. På grunn av kortslutningsstrømmen lengst ut i kursen måtte vi velge et vern med B-karakteristikk for at vernet skal løse ut ved en eventuell kortslutning (I5 for 16A/B=80A). Etter vi hadde gjort noen kortslutningsmålinger i fordelingstavlen fant vi ut at vi måtte ha et vern som tåler opptil 8 ka. Da måtte vi finne et vern som har en Icn på 10 ka. Icn er den maksimale kortslutningsstrømmen leverandøren garanterer at vernet vil tåle. Kabelen fra inverteren til vindturbinen er en PFXP 5G 2,5mm2. Vi beregnet maksimal strøm som kan gå i kabelen og sjekket dette opp mot kabelens strømføringsevne. (Se vedlegg 4, side 2). Fra likeretteren og til inverteren brukte vi en PFXP 5G 2,5mm2, men brukte kun sort og hvit som faseledere (Positiv og negativ). Resten av lederne ble isolert. 10

12 1.3: Metode/fremgangsmåte Metoden for å komme frem til et resultat som omhandler ferdigstillelse av et mikrokraftverk er følgende: Først må man få oversikt over de forskjellige aktørene for materiell og utstyr. Dette kan man gjøre ved å først sette seg inn i de forskjellige komponentene man trenger for å kunne drifte et kraftverk. I dette tilfellet ble det en energikilde (vindturbin), som trenger en inverter (omformer) til å transformere den spenningen som kommer fra energikilden til samme spenning som er i spenningsnettet fra før. Spenningen som kommer ut fra vindturbinen må være høy nok i forhold til minimumskravene for en inverter, i tillegg være av samme spenningssort (AC/DC). Store invertere (høyeffekt) trenger høy DC-spenning, og derfor må man transformere spenningen fra vindturbinen til trefaset vekselspenning (AC) til høyere likespenning (DC), dette ved å transformere spenningen via en transformator, for så å likerette spenningen med en likeretter. Transformatoren bør ha et omsetningsforhold på ca. 10 (ideelt omsetningsforhold), slik at inverteren til enhver tid får høy nok spenning til å kunne fungere. Med et omsetningsforhold på 10, menes det at transformatoren øker innspenningen med 10 ganger (10 volt inn = 100 ut). Vindturbinen må festes til et stag der man kan oppnå en viss høyde, med tanke på bedre vindforhold og avstand til tak. Vi beregnet så et vridmoment som oppstår ved bruk av makseffekt og diameter på rotorblader. Da finner vi hvilke krefter turbinen påfører staget. mv (vridmoment) = 1500 (effekt)x 60 (minutter) 2 x π x 450 (rpm) = 31,83 Nm Dette tallet ble sjekket opp mot spennfastheten/flytgrensen i konstruksjonsstål, og i tillegg diameteren på staget. (Se vedlegg 3 for mer detaljert beregning). Deretter må man velge kabelstørrelse i forhold til spenningsfall, størrelse på vindturbinen og kortslutningstrømmer. Det må gå en kabel fra inverter frem til vindturbinen. Regner man ut ifra maksimal effekt på vindturbinen kommer man frem 11

13 til strømmen kabelen må tåle. Dette kommer an på hvilken effekt det er på turbinen, hvilken spenning den produserer og om det er 2- eller 3-faset spenning: P (effekt) I (strøm) = U (spenning)x 3 (trefas) I = 1500W 48 V x 3 = 18 A Med disse beregningene tar vi utgangspunkt der det er størst effekt, og derfor høyest spenning og strøm. Kabelen fra inverteren må derfor tåle 18A. Ut ifra tabeller fra NEK 2010 (side 203, tabell 52B-4), kan vi derfor se at vi kan bruke en 2,5mm-kabel i tverrsnitt. Denne har en strømføringsevne på 20 A, og tåler derfor en belastning på 18A. Vi regner ut ifra at kabelen har referansemetode B2, som betyr at i verste tilfellet så ligger kabelen i rør på vegg/i luft. Dette er fordi kabelen ligger inne i selve vindturbinstaget. Spenningstap i denne kabelen er ikke nødvendig å regne ut, fordi spenningen vil være varierende, og lengden er såpass kort (7 m). Videre må man beregne kabelen som går fra inverteren til nærmeste strømfordelingstavle. Her bruker vi samme formel, men spenningsforholdet er forandret. 1500W I = = 2,16 A (400 V x 3 ) Med en spenning på 400 volt kan vi se at strømmen blir veldig liten. Vi valgte i dette tilfellet også en 2,5mm2-kabel, da det i utgangspunktet skulle kunne legges til solcellepaneler på inverteren. Beregning av spenningsfall og kortslutningsstrømmer skal så regnes manuelt eller via dataprogrammet Febdok. Det letteste er å regne det via Febdok, noe vi gjorde. Her må man ta hensyn til tverrsnitt, kortslutningsverdier i tavlen, forlegningsmåte, kabellengde og sikringsstørrelse. Ut ifra disse verdien kan man så finne ut om hva som er forsvarlig å bruke av materiell. 12

14 Vi måtte med en 2,5mm-kabel i tverrsnitt, på 75 meter, med referansemetode C (åpen på vegg) og med 3 parallelle kabler (mer varme for vår kabel) bytte sikring til en 16 B-automat. «1-pol minimum»-kortslutningen var for lav til at sikringen kunne garantere å ryke ved en eventuelt kortslutning i enden på kabelen. Dette ble beregnet ut ifra de kortslutningsberegningene som vi målte i fordelingstavlen (fordeling 325). Se vedlegg (Vedlegg 4, side 3 for mer detaljert utregning). Kabelen fra vindturbinen og hovedstrømmen ble koblet inn i hver sin sikkerhetsbryter. Dette er for å kunne skru av diverse komponenter for service eller målinger. Disse bryterne skal kunne tåle belastningen fra kildene, noe den gjør, da disse er oppgitt til 16 A. Siden vindturbinen har en nominell effekt på 1200 watt, og 1500 som toppverdi, kan vi ta forutsetninger for at en 16A-bryter tåler en eventuell toppverdi. Når man produserer energi fra en kilde ønsker man vanligvis å loggføre og overvåke resultatet. For dette trenger man en datamanager. Dette er et kort man kan kjøpe som tillegg til inverteren, og som monteres internt. Denne kan fungere via både LAN (via kabel) og WLAN (via antenne). Her må man passe på at det nettverket man kobler seg på har visse brannmurporter åpne. Disse er beskrevet i produktbeskrivelsen, samlet med «steg for steg» -veiledning. Ønsker man å loggføre fra flere invertere må man bruke en «datalogger». Har man en energikilde som vil produsere mer enn det som blir brukt opp i bygningen, kan man søke om å få montert en strømmåler som kan lese av brukt- og avgitt effekt (toveismåler). Da slipper man nettleie og kan få betalt for den produserte strømmen. 1.4: Resultat Mikrokraftverket vi har laget består av en vindgenerator, transformator, likeretterbro og en inverter. (Se vedlegg 14 for oversiktstegning). Vindgeneratoren er montert til et 5,5 meter langt 63,5mm-stålrør som er festet i ytterveggen til ventilasjonsrommet på sørfløyen av bygget. (Se vedlegg 3 for data og 13

15 beregninger av stålrør). Stålrøret er montert fast til veggen med 6 stk. 12mmgjengestag som går gjennom veggen og er festet på tverrliggende bjelker på andre siden av veggen med skiver og låsemuttere. Stålrøret er også festet med to 12mm franske treskruer i de to øverste festene, hvor de er festet til en tverrgåendebjelke i veggen. Det er brukt syrefaste muttere for å unngå korrosjon. Funksjonen til mikrokraftverket er å produsere strøm til det offentlige strømnettet. Dette skjer ved at vindgeneratoren produserer en variabel 3-faset AC-spenning ut fra den kinetiske energien i lufta. Spenningen transformeres opp av en ekstern transformator. Transformatoren har et omsetningsforhold på 6, det betyr at den inntrykte spenningen på primærsiden vil 6-dobles ut på sekundærsiden. Deretter blir spenningen likerettet til en DC-spenning som forsyner inverteren. Inverteren skal ha en DC-spenning på 230 VDC til 600 VDC for å kunne lage spenning som kan sendes ut på det offentlige strømnettet. Når matespenningen til inverteren kommer opp til ca. 230 VDC vil inverteren starte opp. Det tar ca. 1. minutt før inverteren sender ut den produserte strømmen på nettet. Det inverteren gjør er at den først glatter ut likespenningen med kondensatorer til en likespenning som har minimalt med vekslende likespenning. Dermed vekselretter den til AC-spenning med høy frekvens hvor den igjen blir likerettet og til slutt vekselrettet igjen og transformerer til 50hz 400 VAC TN-S. Den produserte strømmen blir til slutt sendt ut på det offentlige strømnettet. Det er satt opp to servicebrytere, en mellom vindgeneratoren og den eksterne transformatoren, og en mellom inverteren og det offentlige strømnettet. Servicebryteren mellom vindgeneratoren og trafoen er plassert slik at når det skal gjøres service på den eksterne transformatoren og/eller likeretteren kan man slå av denne. Den gir allpolig brudd, så vil det ikke gå strøm i denne delen av anlegget. Servicebryteren som sitter mellom inverteren og det offentlige strømnettet vil bryte spenningen som er fra det offentlige strømnettet. Denne bryter også fastspenningen for datamanageren. Når begge servicebryterne står på null, er det mulig å gjøre service på inverteren i spenningsløs tilstand. 14

16 1.5: Drøfting/diskusjon Per i dag produserer anlegget strøm i de periodene hvor det er mye vind. Men vi er avhengig av middels høy vindstyrke over lengre tid for å kunne ha en jevn produksjon. Ulempen med dette er lav utnyttelsesgrad, fordi inverteren har en oppstartsprosess på ca. 1. minutt og krever relativt høy vindstyrke for å starte produksjon. Det er lagt inn sikkerhetsbrytere i anlegget slik at man kan koble ut enten vindturbin eller inverter og legge ut strømtilførsler. Produsert strøm skal fases inn med strømnettet, inverteren gjør dette bra og helt automatisk. I tillegg har inverteren og anlegget mulighet for senere utvidelse med for eksempel solcellepaneler. Ved å legge på solcellepaneler vil utnyttelsesgraden øke betraktelig og vindturbinen vil fungere mer som en tilleggskilde til produksjon. Mangelen på solcellepaneler kom som en del av avgrensningen i prosjektet. 1.6: Konklusjon/oppsummering: Produktet vi har laget vil per dags dato ikke fungere etter det som var planlagt. Grunnen til dette er at vi ikke fikk montert solcelleanlegget som var en stor del av denne installasjonen. Dette fordi inverteren som er montert er beregnet for et større kraftverk. Vinden som er i Kongsberg, kommer i vindkast og er ikke konstant over tid. Dette gjør at når den drar i gang vindgeneratoren, bruker inverteren såpass lang tid på å starte opp og vi vil kun produsere en brøkdel av disse vindkastene. Hadde vi montert solceller hadde de produsert nok til å holde inverteren i gang hele dagen og alle vindkast hadde det blitt produsert strøm av. Slik det er i dag, vil vi kunne produsere strøm i perioder hvor vinden holder seg konstant. Derfor vil vi anbefale å sette opp en solcellepark (flere solcellepaneler) for å få en bedre virkningsgrad på kraftverket. Inverteren trenger en spenning på minimum 230V DC og maks 600V, så her må man ha solcellepaneler som dekker dette arbeidsområdet. Inverteren har 6 innganger for DC-spenning, der forskjellen mellom inngangene ikke bør være på mer enn 100V DC. 15

17 Det er også å anbefale å bytte ut transformator i med at transformatoren som er montert per dags dato har et omsetningsforhold på 6, mens det ideelle omsetningsforholdet er på 10. Transformatoren har også et tap på 15-20%. (Se vedlegg 5 for tap i transformator). Likerettebro bør også bestilles, dette fordi den likeretterbroen som er koblet opp er utgått på dato. Likeretterbroen må være trefaset og tåle minst 3,5A. 16

18 Del 2: Prosessen 2.1: Referat fra arbeidet. Vi startet med å søke på forskjellige mikrokraftverk som produserer strøm fra sol- og vindenergi. Dette for å få et lite grunnlag i sol- og vindenergi produksjon, og få inspirasjon til gruppens prosjektoppgave. Vi lagde så 3 forskjellige konsepter, hvor arbeidsgiver valgte ett av disse. Da kunne vi sende en søknad om byggetillatelse til Kongsberg kommune. Vi forventet svar fra kommunen 4 uker etter sendt søknad. Vi søkte om midlertidig byggetillatelse. Vi fikk svar etter 6 uker og fikk beskjed om at vi kunne sette opp dette mikrokraftverket. Da sendte vi søknader om støtte til prosjektet fra Enova og Buskerud fylkeskommune. Vi tok også kontakt med flere leverandører for å få tilbud på materiell, som viste seg å være veldig smart da vi fikk billig materiell fra Onninen og gratis fra TecCon. Etter svar på byggesøknaden bestilte vi det vi kunne bestille, som da var inverteren og tilhørende utstyr. Det skulle vise seg å være litt vanskeligere enn det vi hadde forestilt oss å få bestilt vindgeneratoren og solcellepanelene. Dette fordi vi skulle betale med Paypal og skolen skulle stå for finansieringen. Vi fikk bestilt vindgeneratoren 5 uker etter vi hadde fått godkjennelsen fra kommunen. I mellomtiden fikk vi inverteren som vi monterte i ventilasjonsrommet. Vi kom frem til at den 60kg tunge inverteren måtte monteres på en finerplate som vi først monterte på veggen. Dette gjorde vi fordi veggen er laget av gips så vi ville fordele vekten utover 2 stendere. Etter lang ventetid på å få pengene vi skulle bruke på solcelleanlegget, hadde vi møte med veileder hvor vi ble enige om at det var for lite tid igjen for å kjøpe inn solcellepanelene. Da ble det endring i prosjektet, og vi skulle ha et anlegg med kun vindturbin. Vi fikk vindgeneratoren fra Aleko den 14/4/2014. Da fant vi ut at det var feil vindgenerator. Vi bestilte en Aleko WG3000, men fikk en Aleko WG1500 isteden. Vi tok så kontakt med veileder om vi skulle montere denne eller sende den i retur. Da kom vi frem til at vi skulle montere denne og kreve tilbakebetaling på differansen i pris. Vi sendte en mail til Aleko hvor vi fikk i svar på at det var greit. (Se vedlegg 9 for ). 17

19 På hjemmesiden til bedriften som selger vindgeneratoren står det at denne skal levere en DC spenning som også står i produktspesifikasjonen. (Se vedlegg 17, side 2). Vi så da for oss at det da satt en likeretter i denne. Vi oppdaget fort at dette ikke stemte, når vi så at det kom tre ledninger ut av vindgeneratoren. Det viste seg da at det var 3fas AC vi får ut av vindgeneratoren. For å løse denne utfordringen måtte vi lese oss opp på hvordan en likeretterbro fungerer. Vi fant en eldre type likeretter som kan belastes med opp til 3A. Vi fant ut at største strøm som kan gå i dette anlegget er på 2,5A (48 6) 3 Dermed testet vi denne likeretterbroen på laben til Tinius Olsen med en konstant belastning som krevde 2,5A i en time. Ut fra dette forsøket så vi at likeretterbroen var lite påvirket. Dermed konkluderte vi med at vi kan koble opp denne til vi får en ny. Vi dro til Nils Løff plate og sveiseverksted for å finne et stålrør som tilsvarte de beregningene vi hadde gjort. Der hadde de et stålrør som vi kunne montere vindgeneratoren på. Dette var et stålrør laget av konstruksjonsstål med ytterdiameter på 65mm og indrediameter på 55mm. Vi sendte over tegningsunderlag for staget og innfestingen til vindgeneratoren til sveiseverkstedet, hvor de behandlet og sveiset dette staget etter våre behov. (Se vedlegg 1, side 2-3). Når stålrøret var klart lagde vi en «sikker jobbanalyse» av arbeidet vi skulle utføre på taket. (Se vedlegg 12). Alle som skulle jobbe med å få vindgeneratoren på plass måtte lese og signere dette dokumentet før arbeidet kunne starte. Vi begynte med å sette opp den nederste delen av staget mot veggen hvor vi vatret det opp, til staget var i lodd. Så merket vi av de seks nederste festepunktene. Dermed boret vi 16mm-hull etter merkene. Vi monterte de seks gjengestagene gjennom veggen med skiver og muttere på innsiden av veggen. Stålstaget som er todelt måtte så monteres sammen og kabelen måtte trekkes i gjennom stålrøret. Vindgeneratoren ble deretter montert på staget. Dermed var det å løfte på plass dette 18

20 inntil veggen, og sette på 1,5cm tykke gummiskiver mellom festeplatene og veggen. Hvor den ble låst fast med låsemuttere. Det neste vi måtte gjøre var å koble på det eksterne utstyret som transformatorer, likerettere og sikkerhetsbrytere. Når dette var gjort var det neste å engasjere en elektriker fra Bravida for å koble til hovedstrømskabelen til TN-S-systemet på skolen. Sikringen ble også byttet fra en C-automat, til en B-automat. Etter samtale med vaktmester, så gikk denne jobben inn i vedlikeholdsposten til skolen, og avviker derfor fra prosjektgruppens regnskap. Etter mye fysisk jobbing for å få anlegget på plass, kunne vi begynne å skrive rapporten, hvor vi delte opp hva hver enkelt skulle skrive. 2.2: Planlegging: 2.2.1:Tidsbruk Det første prosjektgruppen gjorde når prosjektet ble satt i gang, var å legge en framdriftsplan. Her skulle vi planlegge tidsbruken på hva vi skulle gjøre de dagene vi hadde prosjekt. Dette ble gjort i et program som heter Microsoft Project (se vedlegg 10). I oppstartsfasen av prosjektet ble tidsbruken i praksis gjennomført slik som framdriftsplanen viste. Dette skulle vise seg å bli litt vanskeligere senere i prosjektet. Når prosjektgruppen lagde framdriftsplanen tok ikke vi høyde for den lange ventetiden på godkjenning fra kommunen. Dette var et problem som hadde vært vanskelig for prosjektgruppen å forutse i oppstartsfasen. I ettertid skjønte vi at alt tar litt lenger tid med kommunen, men det var noe gruppen dessverre ikke fikk gjort noe med. Til tross for disse små problemene, fikk gruppen tid til å gjøre annet arbeid som var relevant for prosessen, mens gruppen ventet på godkjenningen fra kommunen. Alle de timene som var avsatt til arbeid med prosjektet, fikk gruppen utnyttet så langt det lot seg gjøre. På grunn av små tilbakefall resulterte dette i at gruppen også måtte bruke timer på kveldene etter skoletid for å jobbe med prosjektet. Det ble også avsatt 19