Saulės autonomija („ne tinklo“), praktinis vadovas!

Prieš įsigyjant bet kokią įrangą, reikalingą saulės (hibridinei) arba ne tinklo energijos sistemai, labai svarbu įsisavinti energijos kaupimo sistemų projektavimo ir dydžio nustatymo pagrindus. Kaip parodyta toliau, pirmasis žingsnis yra sukurti a įkrovimo profilis per mūsų skaičiuoklė, skirta apskaičiuoti energijos kiekį, kurį kasdien sunaudosite vietoje. 

Pavyzdinis (spustelėkite šią nuorodą, kad pasiektumėte internetinę Excel skaičiuoklę) :

1 veiksmas – suvartojimo kWh įvertinimas:

 Svarbiausias elementas kuriant ne tinkle esančią saulės sistemą yra energijos, reikalingos per dieną, įvertinimas kWh. Prie tinklo prijungtose vietose tikslius apkrovos profilio duomenis galima gauti naudojant matuoklius, kad būtų galima tiesiogiai matuoti apkrovas. Jei naudojate neprijungtą prie tinklo arba atskiras sistemas, visada pradėkite nuo mūsų ne tinklo apkrovos skaičiuoklės vasaros ir žiemos poreikiams. Apkrovos lentelė taip pat padės apskaičiuoti didžiausias apkrovas, galios koeficientus ir didžiausią poreikį, reikalingą atitinkamai sistemai nustatyti. Būkite atsargūs, kad atskirtumėte sąvokas kW (galia) ir kWh (energijos)!

2 veiksmas – baterijos dydžio nustatymas:

Akumuliatoriaus talpa matuojama Ah arba Wh. THE Nikelio-geležies baterijos yra matuojami Ah (norėdami gauti talpą kWh, turite padauginti talpą Ah iš įtampos, pvz., 200Ahx48V = 9.6 kWh vardinės energijos), o akumuliatorių talpa ličio kiekis matuojamas kWh. Turi būti atsižvelgta į visus nuostolių veiksnius, siekiant užtikrinti, kad akumuliatoriaus dydis būtų pakankamas apkrovai, įskaitant didžiausias leistinas iškrovimo gylis (DoD), o tai taip pat turės įtakos gyvenimo trukmei. Taip pat atsižvelkite į akumuliatoriaus tipą ir chemiją, akumuliatoriaus įtampos diapazoną, minimalias veikimo dienas (nepertraukiamas dienas be saulės spindulių) ir didžiausią akumuliatoriaus įkrovimo greitį (C reitingą), kaip išsamiau paaiškinta vėliau.

3 žingsnis – saulės energijos įrenginio dydžio nustatymas

 Norint įkrauti bateriją, maitinant apkrovas, būtina turėti tinkamo dydžio saulės energijos instaliaciją. Norėdami užtikrinti, kad saulės kolektorių instaliacija būtų pakankamai didelė, atsižvelkite į vietines sąlygas, įskaitant vidutinį saulės apšvitą ištisus metus (pikčiausios saulės valandos), šešėlio problemas, orientacijos ir skydo pasvirimo kampą, kabelių nuostolius ir šiluminę degradaciją (praradimo veiksnius). PVGIS saulės projektavimo įrankis gali padėti įvertinti saulės generaciją ištisus metus, remiantis plokščių orientacija ir vieta.

4 žingsnis – Inverterio-įkroviklio pasirinkimas

Atlikę 1–3 veiksmus, turėsite pasirinkti tinkamą inverterio įkroviklį, taip pat MPPT saulės energijos įkrovimo valdiklį, kuris atitiktų saulės energijos instaliaciją pagal plokščių ir stygų ilgį, o tai nustatys įtampos grandines. Norėdami įvertinti, naudokite grandinės įtempimo skaičiuotuvą maksimalius ir minimalius grandinės įtempimus, kurie padės nustatyti tinkamiausio MPPT įkroviklio pasirinkimą (šiuo atveju naudojau Victron MPPT skaičiuoklės pavyzdį). Tada galima pasirinkti akumuliatoriaus keitiklį-įkroviklį, kuris atitiktų jūsų nuolatinės ir didžiausios apkrovos poreikius.

Kaip išsirinkti tinkamą akumuliatoriaus keitiklį?

LAkumuliatoriniai keitikliai, skirti naudoti išjungus tinklą, turi daugybę specifikacijų, į kurias reikia atsižvelgti prieš pasirenkant ir nustatant tinkamą akumuliatoriaus keitiklį. Galimos kelių tipų sistemos, įskaitant tinklelius interaktyvius keitiklius-įkroviklius, hibridinius keitiklius, visas sistemas su integruota akumuliatoriaus saugykla (žinoma kaip BESS) ir AC Coupling akumuliatorių sistemas. Toliau pateikiau keletą pagrindinių sąvokų, į kurias reikia atsižvelgti renkantis tinkamą keitiklį, analizuodamas dažnai naudojamo akumuliatoriaus keitiklio duomenų lapą.e Victron Multiplus-II. Čia yra kriterijai, į kuriuos reikia atsižvelgti:

 

- Nuolatinė keitiklio išėjimo galia ir didžiausia galia (kVA ir kW)

– Inverterio-įkroviklio įkrovimo į baterijas talpa (A)

– Perdavimo pajėgumai 

– Suderinamumas su baterijomis (priklausomai nuo technologijos)

– Architektūros tipas (DC arba AC jungtis?)

– Telemetrija ir vietinis ir (arba) nuotolinis sistemos stebėjimas

 

  

1. Inverterio išėjimo galia – didžiausios nuolatinės ir didžiausios vertės (kW)

 

Akumuliatoriniai keitikliai (hibridiniai arba išjungti iš tinklo) yra įvairių dydžių, kuriuos lemia nuolatinė galia, matuojama kW arba kVA. Inverterio galia priklauso nuo jo topologijos arba konstrukcijos, energijos konvertavimo grandinės tipo, transformatoriaus buvimo ar ne, aušinimo sistemos ir darbinės temperatūros. Žemiau pateikiami du pagrindiniai galimi hibridinių ir išjungtų keitiklių tipai.

 

 

Lišjungti tinklo akumuliatorių keitikliai įdarbinti Didelės apkrovos toroidiniai transformatoriai, kurie yra brangesni, tačiau užtikrina didelę didžiausią ir viršįtampio galią bei gali atlaikyti dideles indukcines apkrovas. Šie inverteriai paprastai turi aktyviai ventiliuojamas aušinimo sistemas, kad išlaikytų veikimą aukštoje temperatūroje. Kaip paaiškinta toliau, daugumoje šių keitiklių yra integruoti įkrovikliai ir jie taip pat yra interaktyvūs tinkle (tai yra Victron Multiplus-II atveju).

 

LHibridiniai keitikliai ir kintamosios srovės baterijų sistemos naudokite betransformatorius keitiklius su „perjungiamaisiais tranzistoriais“ (pavyzdys: Fronius GEN24, GROWATT arba DEYE hibridiniai inverteriai ir t. t.) Šie kompaktiški ir lengvi keitikliai turi mažesnę didžiausią galią ir viršįtampius, tačiau yra ekonomiškesni, pigesni ir lengviau gaminami. Paprastai jie taip pat yra visiškai atsparūs oro sąlygoms, tai reiškia, kad juos galima saugiai montuoti labiau atvirose vietose, nors visada reikia vengti tiesioginio saulės spindulių poveikio. Tačiau jie nėra skirti veikti ištisus metus be tinklo, bet gali labai gerai atlikti retkarčiais atsargines funkcijas.

 

   

 

Labai svarbu suprasti didžiausią galią, kurią keitiklis gali tiekti nuolat, taip pat didžiausią galią, kurią jis gali išlaikyti trumpą laiką, o tai dažnai būtina paleidžiant indukcines apkrovas, pvz., variklius. Nepriverskite rinktis, ar paleisti plaukų džiovintuvą, ar skrudintuvą! 

 

 

Pgalia KVA ar kW? Ką renkamės?

 

Svarbu atkreipti dėmesį, ar keitiklio išėjimo galia nurodyta kW ar kVA. Paprastai tiksliausias matavimas yra kilovatai. Tai gali būti painu nustatant keitiklio dydį pagal savo poreikius. Bendras konversijos koeficientas, naudojamas konvertuoti iš kVA į kW, parodytas žemiau:

 

kVA x 0.8 = kW

 

Pavyzdžiui, 5kVA Victron keitiklis yra maždaug lygus 4kW keitikliui. Kitas pavyzdys yra keitiklis, kurio nuolatinė išėjimo galia yra 3000 VA (3kVA), kuris paprastai nepertraukiamai generuoja tik 2400 vatų arba apie 80 % nurodytos „akivaizdinės“ galios.

 

 

 

2. Inverterio įkrovimo pajėgumas (paprastai išreiškiamas A):

 

Tai yra keitiklio galia įkrauti akumuliatorių iš vadinamojo kranto šaltinio (generatoriaus). Didesnis įkrovimo greitis reiškia, kad akumuliatorių galima įkrauti greičiau, o tai gali būti naudinga vietovėse, kuriose saulės spinduliai yra riboti arba kai esate priversti paleisti generatorių. Pavyzdys su Multiplus-II akumuliatoriaus keitikliu:

 

 

3. Fotovoltinės instaliacijos dydis (kW)
 

Fotovoltinės instaliacijos dydis (supraskite galią) turi būti suderinamas su keitiklio galia. Per didelis arba per mažas keitiklis, palyginti su fotovoltiniu įrenginiu, gali sumažinti efektyvumą ir našumą. SPavyzdžiui, jei paimsite Multiplus-3000VA ir pridėsite du Victron RS 450/100 įkroviklius po 5 kWp, galėsite naudoti tik Multiplus galią, t.y. 3KVA iš bendros 10KVA galios. (jei jūsų plokštės gamina idealiomis sąlygomis!).

 

 

4. Perdavimo / perdavimo galia (A):

 

Praleidžiama galia reiškia keitiklio gebėjimą perduoti energiją iš tinklo arba generuojančio šaltinio į apkrovas nepraleidžiant baterijų. Tai svarbu norint palaikyti maitinimą dingus arba išsikrovus akumuliatoriui. Ši sąvoka ypač svarbi hibridinėms konfigūracijoms ir mažiau svarbi izoliuotoje vietoje (iš tikrųjų su 32A * 230V = 6000W, o tai jau atitinka gana patogų generatorių).

 

 

 

5.Baterijų suderinamumas – sistemos įtampa ir akumuliatoriaus tipas
 
Labai svarbu užtikrinti, kad akumuliatoriaus keitiklis būtų suderinamas su sistemos įtampa ir naudojamo akumuliatoriaus tipu, nesvarbu, ar tai ličio, nikelio-geležies ar kitos baterijos. Pavyzdžiui, Multiplus-II 48V turės būti su 48V baterijomis, aišku, ir pan.

 

6. Sistemos architektūros tipas: DC arba AC jungtis?

 

Inverteriai gali būti sujungti su kintamąja (AC) arba nuolatine (DC) srove, kiekviena konfigūracija turi savo privalumų ir trūkumų. Pasirinkimas priklausys nuo jūsų konkrečios sistemos ir jūsų poreikių.

 

En DC jungties architektūra, labiausiai paplitęs ne tinkle, „MPPT“ akumuliatoriaus įkroviklis dienos metu valdo saulės baterijas, kad maksimaliai padidintų saulės energijos gamybą, kuri bus vėl įpurškiama į baterijas. Efektyvumas yra puikus (92-96%), tačiau, jei gamybos metu vyksta savarankiškas energijos suvartojimas, DC/DC/AC konversija (kadangi MPPT tiekia nuolatinę srovę, kuri pati gofruota akumuliatoriaus keitiklio, kad maitintų jūsų 230 V apkrovos), sukels papildomų nuostolių:

 

 

 

En kintamosios srovės sujungimo schema, mažiau paplitęs ir dažnai sutinkamas didesnės galios sistemose, prie Multiplus akumuliatoriaus keitiklio išvesties yra sujungtas saulės energijos keitiklis (Fronius). Pastarasis yra atsakingas už jo valdymą pagal momentinės galios reikalavimus, kad Fronius gaminama energija būtų nukreipta pirmenybė į vartotojus, BE BE baterijų:

 

 

 

 

Šio tipo architektūra turi du pastebimus pranašumus:

 

- Geresnis našumas jei didžiąją dalį suvartojate per dieną (pažodžiui vartosite „saulei tekant“).

- „Fronius“ išvesties IR akumuliatoriaus keitiklio kaupiamoji galia. Kitaip tariant, jei jūsų Fronius gamina 3KWP momentinę galią, o jūs turite 3KVA Multiplus, teoriškai galite pasiekti 6KVA!

 

Tačiau tokio tipo sistema turi du trūkumus:

 

- Fronius turi būti valdomas naudojant dažnio moduliacijąe Multiplus, kuris gali perjungti skaitmeninius laikrodžius ir sukelti problemų tam tikrai jautriai įrangai (buitiniams prietaisams ir kt.). Mes kalbame apie „mirksėjimo“ fenomeną.

- Akumuliatoriaus įkrovimo našumas yra vidutiniškas, nes yra DC/AC/DC konversija ir nuostoliai didesni.

 

Taigi kokia būtų geriausia tvirtos ne tinklo sistemos architektūra? 

Galiausiai galime turėti mišrią architektūrą, derindami AC ir DC jungtį. Tai turi pranašumą, nes yra tvirtas ir perteklinis (jei Fronius aptarnaujamas po pardavimo, jūs turite Victron MPPT įkroviklio saulės energiją ir atvirkščiai)! 

Mišrios iš tinklo neprijungtos sistemos pavyzdys, jungiantis nuolatinės ir kintamosios srovės jungtį (per Fronius): 

 

 

7. Telemetrija ir vietinis valdymas (priežiūra):  

 

Galimybė stebėti ir valdyti savo sistemą vietoje ir nuotoliniu būdu yra didelis privalumas, leidžiantis optimaliai valdyti energijos suvartojimą, saulės energijos gamybą ir energijos kaupimą. Tai taip pat leidžia kiekvieną dieną tiksliai stebėti įvairius sistemos kintamuosius (saulės energijos gamybą, suvartojimą kWh, galios viršūnes, akumuliatoriaus įkrovimo būseną) ir galbūt nustatyti anomalijas. Todėl tai yra būtina priemonė norint integruotis į ne tinklo sistemą.