Het energiezuiniger maken van een Ferrarismeter
(draaischijfmeter)
Een Ferrarismeter is een analoge energiemeter, en is te herkennen aan een
draaibare schijf in de meter.
Je kunt zo'n meter na een kleine aanpassing prima gebruiken om de
energieopbrengst van zonnepanelen mee te meten.
Een nadeeltje is dat de meter continu een beetje energie gebruikt.
In dit artikel beschrijf ik eerst hoe je de meter aanpast voor het gebruik met
zonnepanelen, en vervolgens hoe je het energiegebruik van de meter gedurende de
nacht automatisch uitschakelt.
Een Ferrarismeter, dit exemplaar is voorzien van een doorkoppelstekker.
De doorkoppelstekker zet je tussen het stopcontact en een elektrische gebruiker.
De Ferrarismeter meet dan hoeveel energie de gebruiker verbruikt.
Bij Conrad heb ik twee van deze meters
gekocht (zoek daar naar: kWh-meter), ze waren al voorzien van de doorkoppelstekker.
De telwerken stonden bij levering op 0 kWh.
De meters zagen er erg netjes uit, volgens mij waren ze nog nooit gebruikt.
Als je zondermeer een zonnepaneelomvormer aansluit op de Ferrarismeter, zal
de draaischijf in de meter achteruit gaan lopen.
Ook het telwerk zal achteruit gaan lopen (dus aftellen), wat niet zo praktisch
is voor het bijhouden van de opgewekte energie.
Door in de meter twee draden om te wisselen zal de meter wel vooruit gaan lopen
met een zonnepaneelomvormer erop aangesloten.
We moeten even weten dat er in de Ferrarismeter twee spoelen zitten.
Een spanningspoel, welke constant op de (230 volt) netspanning is aangesloten.
De spanningspoel heeft een weerstand van ongeveer 1000 Ohm.
En een stroomspoel, hier gaat de stroom doorheen van lichtnet naar gebruiker.
De stroomspoel heeft een weerstand van bijna nul Ohm.
Als je de meter openmaakt zul je zien dat de draden naar de stroomspoel erg dik
zijn.
Het inwendige van de doorkoppelstekker.
De blauwe draad gaat naar de linker pen van het "stekker" deel.
De bruine draad naar het linker bus van het "stopcontact" deel
Aan de rechterkant zitten de stekkerpen en stopcontactbus aan elkaar, daar is de
zwarte draad op aangesloten, deze gaat naar de spanningspoel.
Misschien dat bij een ander model meter de kleuren weer anders zitten
aangesloten, dus let vooral op de functie van de draden, en niet zozeer op de
kleuren.
Een schematische weergave van de Ferrarismeter aangesloten op de
doorkoppelstekker.
Dit is zoals de meter bij aankoop is aangesloten.
Hier is de meter geschikt gemaakt voor het meten van de energie van
zonnepanelen.
De draden naar de stroomspoel zijn verwisseld.
De draad naar de spanningspoel blijft zitten zoals hij zat.
Een kijkje in het inwendige van de Ferrarismeter.
Deze is al aangepast voor zonnepanelen, de blauwe en bruine draad (onder de
meter) zaten oorspronkelijk net andersom.
De meter loopt nu vooruit als de zonnepaneelomvormer energie levert.
Automatisch 's nachts uitschakelen van de Ferrarismeter
Zoals gezegd gebruikt de Ferrarismeter constant een beetje energie.
Bij mij was dat ongeveer 1,6 Watt per meter, dat is de energie welke de
spanningspoel gebruikt.
Overdag als de zonnepanelen energie leveren vindt ik dat niet zo'n probleem.
Maar 's nachts als er geen energieproductie is, wil ik geen energie verliezen
aan een meter die stil staat.
De oplossing voor dat probleem is vrij simpel.
In de draad naar de spanningspoel heb ik een relaiscontact opgenomen.
Het relais wordt aangestuurd vanuit de zonnepanelen zelf.
Geven de zonnepanelen voldoende spanning, dan wordt het relaiscontact gesloten,
en kan de Ferrarismeter meten.
Als de zonnepanelen geen spanning geven, 's nachts dus, dan is het relaiscontact
open, en gebruikt de meter geen energie.
Dit circuit schakelt de Ferrarismeter 's nachts automatisch uit.
In de draad naar de spanningspoel is een relaiscontact opgenomen.
De nominale spoelspanning van het relais moet lager zijn dan (of gelijk aan) de
spanning uit de zonnepanelen.
In serie met de relaisspoel is een weerstand opgenomen, de waarde daarvan moet
zodanig worden gekozen dat de relaisspoel de juiste spanning krijgt als de
zonnepanelen energie leveren.
De aansluiting vanaf de zonnepanelen zit dus parallel aan de aansluiting die
naar de omvormer gaat.
Je kunt parallel aan de spanningspoel een varistor plaatsen van 250 Volt
(bijvoorbeeld type S14K250), deze onderdrukt spanningspieken vanuit de
spanningspoel als het relaiscontact geopend wordt.
Ook kun je zoals in het schema aangegeven een 230 Volt neonlampje met ingebouwde
weerstand toevoegen, om aan te geven dat de meter in bedrijf is.
Als je meerdere Ferrarismeters gebruikt voor meerdere setjes zonnepanelen,
zou je in elke meter zo'n relaiscircuit kunnen inbouwen.
Dat is het meest veilige systeem, als je de doorkoppelstekker uit het
stopcontact haalt, is die Ferrarismeter dan volledig los van de netspanning.
Je kan dan wel al die relais eventueel vanuit dezelfde set zonnepanelen
aansturen.
Het zal doorgaans het handigst zijn om de relais aan te sturen vanuit je set
zonnepanelen met de laagste spanning, omdat je dan makkelijk kunt aansluiten bij
goed verkrijgbare relaisspanningen zoals 24, 48 of 60 Volt DC.
Ook is een lagere spanning vanuit je zonnepanelen veiliger als je er aan werkt.
Meerdere Ferrarismeters schakelen met één relais.
Ook is het mogelijk om meerdere Ferrarismeters aan en uit te schakelen met
slechts één relais.
Dat is wat ik zelf toepas, maar dit is wel een wat gevaarlijker systeem, zoals
ik verderop in dit artikel uitleg.
Maar goed, dat besefte ik me later pas, en vooralsnog heb ik mijn twee
Ferrarismeters als volgt aangesloten:
Meerdere Ferrarismeters geschakeld met één relais.
Het geschakelde signaal naar de spanningspoel wordt doorgelust van de eerste
naar de tweede meter, en eventueel naar nog meer meters.
Er kan worden volstaan met één varistor voor het onderdrukken van
spanningspieken.
Ook is één neonlampje voldoende, als deze brandt zijn alle meters in bedrijf.
Ik stuur het relais aan met 3 zonnepanelen in serie van elk 72 cellen, dat
geeft in normale bedrijfstoestand een totaal spanning van ongeveer 110 Volt DC.
Het relais is een 60 Volt DC type met een weerstand van ongeveer 20 kΩ.
De rest van de spanning valt over de 18 kΩ / 1 Watt
weerstand.
Het relais is type 2961118 van Phoenix Contact, deze koos ik vanwege de hoge
weerstand van de relaisspoel.
Waardoor er maar weinig vermogen vanuit de zonnepanelen verloren gaat voor het
aansturen van het relais, namelijk zo'n 0,3 Watt (in relais en weerstand samen).
Het haalt voor de relaisspoel niet uit aan welke kant je de plus en min
aansluit.
Er zijn nog wel meer fabrikanten die vergelijkbare relais' maken, maar let er in
ieder geval op dat het relais geschikt is voor het schakelen van netspanning.
Als de zonnepanelen onbelast zijn (als de omvormer uit staat) dan stijgt de
spanning uit de zonnepanelen tot bijna 150 Volt, maar dat is voor het relais en
weerstand geen probleem, die zijn berekend op enige overspanning.
Het relais schakelt uit als de zonnepanelen minder leveren dan 25 Volt, op dat
moment is de omvormer van de zonnepanelen al in de slaapstand gegaan.
De volgende foto laat zien hoe de componenten zijn ingebouwd in de eerste
Ferrarismeter.
Alle extra componenten hebben een plaatsje gekregen in de afdekkap van de eerste
meter.
Het relais is tegen de afdekkap gelijmd.
Het circuit is verbonden met netspanning, zorg er in verband met de veiligheid
voor dat je er niet zomaar met je vingers bij kunt.
Als je er aan wilt werken, koppel dan de netspanning los (van alle meters!, en
ook van de omvormer die aan de zonnepanelen hangt), en doe het op een
moment dat het buiten donker is, want ook de zonnepanelen kunnen een flink hoge
spanning geven.
Zorg voor minstens 4 mm ruimte tussen alle spanningvoerende punten.
Ook speciale aandacht bij de componenten die met een schroef of bout aan het
kapje zijn gemonteerd, houdt alle spanningsvoerende delen op veilige afstand van
de schroef / bout aangezien je die van buitenaf kunt aanraken, of gebruik
eventueel kunststof boutjes.
Hier een foto van de aansluiting van de tweede meter.
De dikke zwarte draad gaat naar de spanningspoel, deze is doorgelust vanaf de
eerste Ferrarismeter.
De draad die eerst naar de spanningspoel ging is losgekoppeld, en zit nu in het
losse kroonsteentje, deze is dus nergens meer mee verbonden.
Als je meerdere Ferrarismeters gaat schakelen met één relais, zoals in mijn geval: twee
meters, is het
van belang dat alle doorkoppelstekkers op de zelfde wijze in het stopcontact
zitten.
Dus bijvoorbeeld allemaal met de fasedraad op de linkerkant van de stekker.
Als je één van de stekkers "ondersteboven" in het stopcontact doet, zal één van
de meters het niet doen, verder gebeuren er geen schokkende zaken, alleen de
meter blijft stilstaan.
Als je meerder meters schakelt met
één relais is het volgende belangrijk om te weten:
Als je één van de doorkoppelstekkers uit het stopcontact haalt, en de ander
zit nog in het stopcontact, dan kan er spanning komen op een stekkerpen van
de losgehaalde stekker.
De volgende twee tekeningen laten dat zien, in beide gevallen zit stekker 1 in
het stopcontact, en is stekker 2 losgekoppeld.
Er komt spanning op de losgekoppelde stekker 2 als het relais open is ('s
nachts).
Er komt spanning op de losgekoppelde stekker 2 als het relais gesloten is
(overdag).
Nu hang je niet direct aan de netspanning als je dat aanraakt, want
afhankelijk van de situatie zitten er altijd nog 1 of 2 spanningspoelen tussen
jou en de fase van het net.
Met één spanningspoel ertussen blijft de maximale stroom (door je lichaam) onder
de 20 mA.
En met twee spanningspoelen ertussen blijft de maximale stroom onder de 10 mA.
Deze stroomwaarden zouden alleen gehaald worden als je lichaam een weerstand van
nul Ohm naar aarde zou vertegenwoordigen, maar dat is ook in de praktijk niet
het geval.
Beide stromen veroorzaken op zich geen blijvend letsel, maar onaangenaam kan
het misschien wel zijn.
Ter info: de aardlekschakelaar in je meterkast zal afschakelen als de stroom
naar aarde groter is dan 15 tot 30 mA.
Al met al is het toch aan te bevelen om elke meter van zijn eigen relais te voorzien,
dat is een veiliger systeem, omdat er dan nooit spanning op een losgenomen
stekker kan komen.
Maar dat bedacht ik me later pas, en ik heb het nu al zo gebouwd en laat
dat voorlopig gewoon zo zitten.
De meters hangen op hun plaats.
De meter aan de rechterzijde bevat het circuit met het relais.
In de linker onderhoek van die meter zie je het groene neonlampje.
Het neon lampje gaat 's nachts dus uit, waarna de meters geen energie meer
gebruiken.
Hoeveel energie besparen we nu?
Een jaar heeft 365 x 24 = 8760 uren.
Gedurende de helft daarvan is de zon onder de horizon, dat geldt voor alle
plaatsen op aarde, dat zijn dus 4380 uren.
Het gebruik van één meter was bij mij zoals gezegd 1,6 Watt.
Dan besparen we per meter: 1,6 Watt x 4380 uur = 7008 Watt-uur, ofwel zo'n 7
kWh.
Maar ik heb twee meters, dus bespaar ik 14 kWh.