Hoogbeschikbare voeding voor huisinformatica

Ik heb ook wel eens met dit idee lopen spelen. En kwam op een soortgelijk schakel idee. Met eigenlijk maar één ding anders. De DC bus zou ik dan gelijkstellen aan de accu's. Ik had dan loodaccu's in gedachten waar dat heel mooi mee kan.

De PV panelen uitgerust met een ppt schakeling voeden dan gewoon de DC bus. De ppt schakeling zorgt in principe dat de panelen zo veel mogelijk vermogen leveren maar maakt nooit een een hogere spanning dan 13,8 volt. De accu's zullen dus nooit overladen worden en gaan gassen of zelfs koken.

Dezelfde DC bus wordt ook gevoed door een netvoeding die ook gewoon 13,8 volt maakt. Alleen gaat die pas aan als bijvoorbeeld 's nachts de accu spanning zover gedaalt is dat die buiten het veilige (levens) gebied van de accu's komt.

Dan had ik ook nog het idee om af en toe een accu uit het systeem te halen en die een volledige ontlaad cyclus door te laten maken en dan weer terug in het systeem op te laden. En daarbij ook een accu capaciteitsmeting te doen.

Alles uiteraard vol automatisch. Je krijgt dan ook meldingen als de accu capaciteit teveel gedaalt is en er een accu vervangen moet worden.

Nadeel is dat als er een accu defect raakt? (Een cel poolt om ofzo) De andere accu's die defecte gaan opladen en er gevaarlijke situaties kunnen ontstaan.

Om die reden dacht ik aan twee DC bussen waar de accu's dan via diodes worden aangekoppelt. De eerste dc bus is de laadbus. Daar hangen dan alle panelen, windmolens, generatoren en netvoedingen aan. De spanning op die bus zou bij mij dan 27,2 + diode doorlaatspanning En dat zal dan ongeveer een 27,8 volt worden. De tweede DC bus zou dan de belastings bus worden met een busspanning van 27,2 - de diode doorlaatspanning. En dat zal dan ongeveer een 26,6 volt worden. Ik zou ook diodes gaan gebruiken omdat fets mij te duur zouden zijn.

Als basis zou ik een goedkope tweedehands APS ups gaan gebruiken. Die zijn intern 24 volt (twee accu's) en hebben een schakelende voeding.

Een enkel paneel doet al ruim 300W tegenwoordig.
Voor 100Watt heb je dan toch geen 3 regelaars en 3 panelen nodig?

De meervoudigheid is niet omwille van het vermogen, wel voor de redundantie.
HOOGBESCHIKBAAR weet-u-wel?

Overigens zou het best kunnen dat in een volgend stadium meer verbruikers worden aangesloten, bv. een of meerdere servers. Die doen toch elk een watt of 60, ruw geschat - zolang ik niet op low-powerbordjes overga.

[Bericht gewijzigd door big_fat_mama op zondag 11 juli 2021 22:42:06 (51%)

Geen reden om daar bits op te reageren bfm.

Zelfs voor redundante voorzieningen is drie (eigenlijk zelfs zes als je de netvoedingen meetelt) nogal overdreven.
Dat is niveau nucleaire installatie, dus zo vreemd is de opmerking van deKees niet.

[Bericht gewijzigd door Sine op zondag 11 juli 2021 23:03:46 (60%)

hm, sorry hoor, dat was zeker niet bits bedoeld.

En noem mij maar ouderwets, daar heb ik geen probleem mee Ik heb nog aan Sun 15K servers gewerkt, die hadden 6 3-fasige netingangen... Dat was bij onze nationale spoorwegmaatschappij, voor een huistoepassing is zoiets allicht wel overkill, ja.

Meerdere PV-panelen hebben overigens ook het voordeel dat men ze kan verdelen over de diverse zon/schaduwplekken. Ik heb liever meerdere kleintjes dan één grote, nuja, in de meeste gevallen toch

Toch heb ik ook duidelijk aangegeven dat ik begin met één zo'n blok, zeker geen drie. Als het ooit zover komt zal ik daarna dan de wenselijkheid van verdere investeringen kunnen overwegen aan de hand van praktijkervaring.

[Bericht gewijzigd door big_fat_mama op zondag 11 juli 2021 23:04:32 (18%)

Meestal maakt men dit soort dingen n-1 fout tolerant, ofwel er mag 1 component sneuvelen zonder dat er iets uitvalt.
Belangrijk daarbij is dat er gesignaleerd wordt dat er een component is uitgevallen, een enkele storing valt namelijk niet op.

Die Sun dozen waren ook n+1 redundant. De grote hoeveelheid PSU's had meer te maken met het verbruik van 24kW

Power Supplies
N+1 redundant
6 dual-input AC-to-48 volt DC power supplies
Two power cables go to each supply, so they can connect to separate power grids (12 power cords)

Hiervoor wil je dus ook dat een voeding in z'n eentje de last kan dragen. Balanceren van de uitgang is dan ook niet spannend en wordt in de praktijk eigenlijk niet gedaan.
Een simpele manier om de last te verdelen is de spanning na de accu's al met diodes te koppelen en dat te voeren aan een setje DCDC's

Een DCDC van een paar honderd watt is niet heel spannend meer tegenwoordig, maar inderdaad een component wat ik niet zelf zou gaan bouwen maar ergens van de plank zou trekken.

[Bericht gewijzigd door Sine op zondag 11 juli 2021 23:08:04 (17%)

Een simpele manier om de last te verdelen is de spanning na de accu's al met diodes te koppelen en dat te voeren aan een setje DCDC's

Ja, @Ex-fietser wees ook al in die richting, daar ga ik nog wat over prakkezeren.

Pour la petite histoire: de eerdervermelde 15K's waren N-2 redundant - nogmaals, ik geef grif toe dat dat voor thuisgebruik of zelfs voor "small business" wel erg ruim is.

En ook graag met u akkoord dat monitoring cruciaal is! Nix zo erg als te denken dat alles ok is terwijl de boel op 2 van de 3 draait, en dat dan een tweede het ook opgeeft. Meegemaakt, en het is echt geen pretje om zoiets te gaan uitleggen aan heren met das en maatpak.

NB een andere reden om er misschien toch maar een paar meer te zetten is de verdeling van de last - zoals ook al door u aangegeven, trouwens. Heb je er twee voor een afname van 100W, dan moeten ze elks (met enige marge) 100W kunnen leveren, terwijl ze nominaal maar 50 Watt doen; dat is een ongelukkige verhouding. Zet er nu vijf, dan moeten ze elks 25 Watt kunnen doen, en normaliter 20W draaien - veel effectiever.

Eigenlijk wil je dan één paneel op oost en één paneel op west, op een hoek van 70 graden of zo. Dan heb je zonnestroom van s'morgens vroeg tot s'avonds laat.

Ik zou niet meer voor lood gaan naar NiMH of Lithium gebruiken. Met 2 of 3 pakketten parallel, zodat een enkele failure geen uitval geeft.

Maar waarom ben je zo gefocust op die hoge beschikbaarheid? Is het zo dramatisch als je internetverbinding kortstondig wegvalt? Heb je voor de andere apparatuur ook allemaal hot-failover 24/7 aan staan?

@Ex-fietser: waarom zou een cel spontaan ompolen? Volgens mij is dat iets wat alleen kan gebeuren als je een accu te diep gaat ontladen.

waarom ben je zo gefocust op die hoge beschikbaarheid?

Ach, noem dat maar beroepsmisvorming

Heb je voor de andere apparatuur ook allemaal hot-failover 24/7 aan staan?

Niet allemaal, maar bv. mijn mysql-databases draaien toch wel in een active-passive failover setup, helaas met de beide virtuele servers weliswaar op aparte fysieke servers, maar wel op eenzelfde locatie. Dat youyube en hornhub er al eens uitliggen is niet cruciaal maar die databases zijn echt wel hoogbeschikbaar, ja. Of daar iemand van wakker ligt buiten ikzelf is een tweede...

[Bericht gewijzigd door big_fat_mama op zondag 11 juli 2021 23:26:37 (30%)

Is continue beschikbaarheid daarbij echt belangrijk? Of gaat het om data integriteit?

In het laatste geval is een goede backup wellicht nuttiger/ belangrijker.

De backup is wel ok, denk ik, inclusief offline/off-premises.
Ik moet eerlijk toegeven dat de high-availability eerder een hobby is dan een noodzaak, of zelfs een economische realiteit. Maar geef nu toe: high-availability kan best een mooie hobby zijn, toch?

Ieder zijn hobby natuurlijk

Ik heb om die praktische redenen beschikbaarheid laten varen, het houdt namelijk niet op bij enkel een dubbele voeding. (waarvan eentje al dan niet via een UPS)

Dubbele servers, met dubbele opslag, met dubbele netwerkverbindingen en switches. Met in iedere laag iets wat aan automatische failover doet. En daarbij nog een stukje monitoring en rapporting.

Dat betekend dat ik zo ongeveer alles in mijn bescheiden opstelling dubbel mag uitvoeren. Inclusief de plaats die het opneemt en het stroomvebruik wat daarbij hoort.
En dat SOHO netwerk materiaal eigenlijk niet meer bruikbaar is.

Tot nu toe gaat dat prima zo, de server hardware wordt zo af en toe eens vervangen als het aan het einde van de probleemvrije bell-curve begint te komen (bij 24/7 is dat grofweg een jaar of 7 met standaard hardware)
Uitval door defecte hardware heb ik al jaren niet meer meegemaakt gelukkig ... inclusief storage (klopt op een stuk hout)

Dat kan inderdaad, over-engineering van hobby projecten is me niet bepaald vreemd.

Tenzij je zelf de omvormers, inclusief MPPT en zo, wilt gaan bouwen, zul je afhankelijk zijn van wat je commercieel off-the-shelf kunt krijgen, en dat bepaalt dan de spanning van de accu's.

Op 11 juli 2021 23:52:37 schreef Sine:

Uitval door defecte hardware heb ik al jaren niet meer meegemaakt gelukkig ... inclusief storage (klopt op een stuk hout)

Mazzel of vervang je spul snel genoeg?

Ik heb denk ik 30 HDD's (vanaf 40GB) in huis en minimaal 5 zijn er stuk. En van de nog geen 10 SSD's is er ook al eentje stuk*.

* de SSD is een vreemd geval: 500GB HDD vervangen door een Micron 500GB SSD. Draaide prima een jaar lang, toen niet meer. Weigert op te starten. SSD gechecked met Crystal Disc, werkt perfect. Oude 500GB HDD teruggeplaatst in laptop, werkt ook perfect. Maar SSD met laptop wil niet, ook opnieuw Windows erop kwakken lukt niet.

Heb ik soortgelijks gehad met een SSD in een laptop van 3 jaar oud, fouten, nieuwe installatie werkt niet, vastlopers ect.
Laptop open, andere SSD erin, accu los en vast gemaakt en ja installatie loopt weer. Oude SSD erin en ook weer probleemloos. Dit waren printjes de M2 modellen SSD's.

Nieuwe is een iets snellere WD Blue 3D NAND SATA SSD M2 2280

Ik heb al een tijdje zoiets als BFM, maar dan niet op zonnecellen.Mijn brandmeldinstallatie heeft een flinke accu van 12V,en zit verder op het lichtnet.
Het vermogen is dermate groot, dat ik er meerdere verbruikers op heb gezet.
De accu wordt mooi bijgehouden en geladen door de BMC,en de andere verbruikers werken gewoon.Als de netspanning uitvalt,(gebeurt nog al eens een keertje hier)dan geeft mijn BMC vanzelf alarm.Dan heb ik nog de tijd om er iets aan te doen.Die 12 V is in principe voor aux spanning voor brandmelders..

Op 12 juli 2021 01:59:28 schreef r-p:
[...]

Mazzel of vervang je spul snel genoeg?

Ik heb denk ik 30 HDD's (vanaf 40GB) in huis en minimaal 5 zijn er stuk. En van de nog geen 10 SSD's is er ook al eentje stuk*.

Beide denk ik, het laatste wat ik heb vervangen zijn een paar oude HDD's, dat nieuwste daarvan was een 3TB model van 2012, dus die is wat langer blijven zitten.
Meestal is het meteen een update/upgrade, daar is een 8TB voor in de plaats gekomen.

Als je het over 40G HDD's hebt dan heb je het ook over serieus oude hardware. Dat is 15 a 20 jaar.

De oude hardware vind overigens altijd wel weer een plekje op een niet kritische plaats, in dit geval in een externe hdd behuizing.

SSD's het zelfde. Daarvan heb ik er (sinds 2009) pas eentje echt kapot gehad, en dat was een serie met bekende problemen (model en merk ontschiet me even ...)
Die van mijn server heb ik pas nog vervangen omdat de drive tool meldde dat het ding nog 6% leven over had (aantal TBW bereikt) die heb ik nu vervangen door een 2ehands enterprise SSD die een levensduur heeft van iets van 2.4PBW die het daar wat langer moet uithouden.

Die oude drive zit nu in een pctje waarbij het niet erg is als het ding echt mocht sneuvelen.

Ik heb nog wel een aantal 500W 12V server supply's over. Dat zijn dingen die met zijn 2en in een serverblade geschoven zitten.

Op internet zijn van die voedingen wel details te vinden over hoe je ze inschakeld (een pinnetje aan massa leggen), maar hoe de load sharing / failover onderling wordt geregeld weet ik niet precies.

Oh en ze maken ook aardig wat kabaal met die kleine fan's.

Redundant is niet eenvoudig.

Stel dat je "je bus" voedt met twee parallelle DCDDC converters. Dan zal je zien dat de DCDC converter die kapot gaat, z'n uitgang kortsluit en de hele bus meetrekt. Tweede DCDC heeft niets te vertellen.

Of 1 van je apparaten gaat stuk. En die vormt een kortsluiting.

Misschien is het beter om gewoon twee bussen te maken van zeg 24V (19 kan ook als je echt wil) en dan steeds locale 19-24V -> 12V DCDC convertertjes te gebruiken. Ieder apparaat kan je nu met een diode uit beide bussen voeden. Doet nog niet veel tegen de: "apparaat kapot en sluit bus kort" maar je bent in ieder geval beschermd tegen dat er 1 van de DCDC converters onhandig kapot gaat.

Neem nu voor de "locale" powersupplies een DCDC converter met stroombegrenzing en ook het tweede probleem wordt redelijk verzwakt....

Met een "nominaal 24V" bus kan je overwegen om de accu direct aan de bus te hangen. Of via een diode o.i.d.

met dit laatste sukkel ik dus ook al een tijdje.
ben denk ik al 10jaar bezig om een 'ups' te maken met li-ion waarbij ik de accu's op 12V wil houden.

De 12V modems direct op de accu.
De raspberry servers via 5V regelaars (3stuks) op die accus.
1 regelaar DC/DC 12V-> 5.2V
2de regelaar parallel eraan DC/DC 12V->5.2V
beide met een zekering. dus zou één voeding zichzelf opblazen, dat de andere over neemt
3de regelaar een ouderwedste 7805 als backup. die ingesteld op 5.0V zodat er GEEN stroom loopt door deze energieverslindende regelaar, maar wel als backup mee in het circuit zit.

voeding moest dan komen uit een 230V->12.00V spannignsregelaar, of zonnecellen,....

ik ben altijd blijven vastzitten op die 12.00V li-ion cellen. die moeten EXACT op 4.00V/cel blijven en niet op 4.2V volgehouden worden want daar gaan ze van kapot.

ik heb dat hele gedoe al zeker 5-6jaar draaien op 12V lood batterijen met 13,8V omgebouwde laptop lader (van 19V terug geschroeft naar 13,8V met potmeter in het regelcircuit. zo een lader doet 4,5A en kan dag in dag uit op netspanning blijven). de 13,8V naar 5V DC echter is al meermaals stuk gegaan.

bij mij is redundancie ook van hoog belang. heb er 2 raspberry webservers op draaien, VPN, shadowsocks (vpn voor in china), een raspberry met octopi erop voor de 3D printer (ja, ook nodig, aangezien ik remote printopdrachten start en alles monitor via webcams), desktop waar ik altijd remote op werk, zodat de current documenten allemaal gecentraliseerd staan. ook op CO kom ik altijd via die pc, ook al zit ik op mijn gsm, of op men werk pc.
toekomst nog camera beheer van de zaak/loods

Ik zou inderdaad de busspanning minder strak 24.0V maken, maar 22-28V (afhankelijk van het type accu's), en daar direct de accu's aan hangen. Het voordeel is dat je daarmee geen extra converter meer nodig hebt, en als je elk apparaat een geschikte zekering geeft, kan zo'n apparaat bij een kortsluiting ook niet meer de bus onderuit trekken. Je zou dan wel bij elk apparaat genoeg capaciteit moeten hebben om de dip op de bus op te kunnen vangen, maar als de marge tussen de minimale ingangsspanning en de nominale busspanning groot genoeg is, zou het zelfs tijdens zo'n dip (door een kortgesloten apparaat) moeten blijven werken.

Persoonlijk zou ik niet zo hard inzetten op hoge beschikbaarheid, maar meer op snelle herstelmogelijkheden, dus servers die na stroomuitval snel weer operationeel zijn, en niet uren en uren een database hoeven te herstellen.

Mijn ervaring is dat ingewikkelde hoogbeschikbaarheidssystemen regelmatig problemen hebben door hun eigen complexiteit.

Bijvoorbeeld: na een wijziging, update of stroomstoring is er iets veranderd. In plaats van de hoge beschikbaarheid onstaat er een conflict (twee versies, dubbele addressen etc). Vanaf dat moment is het heel lastig de situatie helder te krijgen met als gevolg: geen beschikbaarheid.

Een simpel plan:"Zet A uit en B aan" geeft dan veel meer flexibiliteit, het is robuuster, je kan het via de telefoon aan je schoonmoeder uitleggen etcetera.

Je kunt de optie toepassen die ze in de kerncentrale Borssele gebruiken voor 24VDC.
Dubbel voedingssysteem, beide voedingen komen in elke kast binnen en worden gekoppeld via diodes, zowel in de plus als de min.
Nadeel is dat dit periodiek getest moet worden. Dat doen ze in de jaarlijkse stop voor de splijtstofwisseling. Dan worden tevens alle systemen getest, ook deze diodes.