Güneş enerjisi özerkliği (“şebekeden bağımsız”), pratik kılavuz!

Güneş enerjisi (hibrit) veya şebekeden bağımsız enerji sistemi için gerekli herhangi bir ekipmanı satın almadan önce, enerji depolama sistemlerinin tasarlanması ve boyutlandırılmasının temellerine hakim olmak çok önemlidir. Aşağıda gösterildiği gibi, ilk adım bir geliştirme yapmaktır. aracılığıyla şarj profili Hesap makinemiz, sahada günlük olarak tüketeceğiniz enerji miktarını tahmin etmek için kullanılır. 

örnekler (çevrimiçi excel hesaplayıcısına erişmek için bu bağlantıya tıklayın) :

Adım 1 – Tüketimin kWh cinsinden değerlendirilmesi:

 Şebekeden bağımsız güneş enerjisi sisteminin tasarımında en önemli unsur, günlük olarak ihtiyaç duyulan enerjinin kWh cinsinden tahminidir. Şebekeye bağlı sahalar için, yükleri doğrudan ölçmek amacıyla ölçüm cihazları kullanılarak doğru yük profili verileri elde edilebilir. Şebekeden bağımsız veya bağımsız sistemler için, her zaman yaz ve kış ihtiyaçları için şebekeden bağımsız yük hesaplayıcımızı kullanarak başlayın. Yük tablosu aynı zamanda uygun sistemi boyutlandırmak için gereken en yüksek yükleri, güç faktörlerini ve maksimum talebi hesaplamaya da yardımcı olacaktır. kavramları arasında ayrım yapmaya dikkat edin. kW (güç) ve kWh (enerji)!

Adım 2 – Pil Boyutlandırması:

Pil kapasitesi Ah veya Wh cinsinden ölçülür. THE Nikel-Demir piller Ah cinsinden boyutlandırılmıştır (KwH cinsinden kapasiteyi elde etmek için, Ah cinsinden kapasiteyi voltajla çarpmanız gerekir, örneğin 200Ahx48V = 9.6 kWh nominal enerji), akülerin kapasitesi ise lityum kWh cinsinden ölçülür. Akü boyutunun yükleri karşılamaya yeterli olmasını sağlamak için tüm kayıp faktörleri dikkate alınmalıdır. izin verilen maksimum deşarj derinliği (DoD)Bu aynı zamanda yaşam süresine de etki edecektir. Ayrıca daha sonra ayrıntılı olarak açıklanacağı üzere akü tipini ve kimyasını, akü voltaj aralığını, minimum çalışma süresi günlerini (güneş ışığının olmadığı sürekli günler) ve maksimum akü şarj oranını (C derecesi) göz önünde bulundurun.

Adım 3 – Güneş enerjisi kurulumunun boyutlandırılması

 Yüklere güç verirken aküyü şarj etmek için doğru boyutta bir güneş enerjisi tesisatına sahip olmak gerekir. Güneş enerjisi kurulumunun yeterince büyük olduğundan emin olmak için yıl boyunca ortalama güneş ışınımı (en yoğun güneş ışığı saatleri), gölgeleme sorunları, yönlendirme ve panel eğim açısı, kablo kayıpları ve termal bozulma (kayıp faktörleri) dahil olmak üzere yerel koşulları göz önünde bulundurun. PVGIS güneş enerjisi tasarım aracı panellerin yönüne ve konumuna bağlı olarak yıl boyunca güneş enerjisi üretiminin tahmin edilmesine yardımcı olabilir.

Adım 4 – İnverter-şarj cihazının seçimi

1'den 3'e kadar olan adımlar tamamlandıktan sonra, uygun bir invertör şarj cihazının yanı sıra, panellerin ve dizilerin uzunluğuna göre güneş enerjisi kurulumunu eşleştirmek için bir MPPT solar şarj kontrol cihazı seçmeniz gerekir; bu, Zincirlerin voltajını belirleyecektir. Tahmin etmek için zincir gerginliği hesaplayıcısını kullanın en uygun MPPT şarj cihazının seçimini belirlemenize yardımcı olacak maksimum ve minimum zincir gerginlikleri (bu durumda Victron MPPT hesaplayıcı örneğini kullandım). Daha sonra sürekli ve pik yük ihtiyaçlarınızı karşılayacak akü invertörü-şarj cihazı seçilebilir.

Doğru akü invertörü nasıl seçilir?

LŞebekeden bağımsız uygulamalara yönelik akü invertörleri, uygun bir akü invertörünü seçmeden ve boyutlandırmadan önce dikkate alınması gereken çok sayıda spesifikasyona sahiptir. Şebeke etkileşimli invertör-şarj cihazları, hibrit invertörler, entegre akü depolamalı komple sistemler (BESS olarak bilinir) ve AC Kaplin akü sistemleri dahil olmak üzere çeşitli sistem türleri mevcuttur. Aşağıda, sıklıkla kullandığımız akülü invertörün veri sayfasını analiz ederek, uygun bir invertör seçerken göz önünde bulundurulması gereken bazı temel kavramları özetleyeceğim.e Victron Multiplus-II. Dikkate alınması gereken kriterler şunlardır:

 

– İnverterin sürekli çıkış gücü ve tepe gücü (kVA & kW)

– İnverter-şarj cihazının akülere şarj kapasitesi (A cinsinden)

– Aktarım kapasitesi 

– Pil uyumluluğu (teknolojiye bağlı olarak)

– Mimari türü (DC veya AC Bağlantısı?)

– Telemetri ve yerel ve/veya uzaktan sistem izleme

 

  

1. İnvertör çıkış gücü – maksimum sürekli ve tepe değerleri (kW)

 

Akü invertörleri (hibrit veya şebekeden bağımsız), kW veya kVA cinsinden ölçülen sürekli güç çıkışına göre belirlenen geniş bir boyut yelpazesine sahiptir. İnverterin gücü, topolojisine veya tasarımına, enerji dönüşüm devresinin tipine, transformatörün bulunup bulunmadığına, soğutma sistemine ve çalışma sıcaklığına bağlıdır. Aşağıda iki ana tip hibrit ve şebekeden bağımsız invertör mevcuttur.

 

 

Lşebekeden bağımsız akü invertörleri kullanmak Daha pahalı olan ancak yüksek tepe ve dalgalanma gücü sağlayan ve yüksek endüktif yükleri kaldırabilen ağır hizmet tipi toroidal transformatörler. Bu invertörler genellikle yüksek sıcaklıklarda performansı korumak için aktif olarak fanlı soğutma sistemleri içerir. Aşağıda açıklandığı gibi, bu invertörlerin çoğu entegre şarj cihazlarına sahiptir ve aynı zamanda ağ etkileşimlidir (Victron Multiplus-II için durum budur)

 

LHibrit invertörler ve AC bağlantılı akü sistemleri 'Anahtarlama transistörlü' transformatörsüz invertörler kullanın (örnek: Fronius GEN24, GROWATT veya DEYE hibrit invertörler, vb.) Bu kompakt ve hafif invertörler daha düşük tepe gücüne ve dalgalanma değerlerine sahiptir, ancak daha ekonomiktirler, daha ucuzdurlar ve üretimi daha kolaydır. Genellikle hava şartlarına tamamen dayanıklıdırlar, bu da daha fazla maruz kalan yerlere güvenli bir şekilde kurulabilecekleri anlamına gelir, ancak doğrudan güneş ışığına maruz kalmaktan her zaman kaçınılmalıdır. Bununla birlikte, yıl boyunca şebekeden bağımsız çalışma için tasarlanmamışlardır ancak tek seferlik yedekleme işlevlerini pekâlâ üstlenebilirler.

 

   

 

İnverterin sürekli olarak sağlayabileceği maksimum gücün yanı sıra kısa süreler boyunca kaldırabileceği en yüksek gücü anlamak çok önemlidir; bu genellikle motorlar gibi endüktif yükleri çalıştırırken gereklidir. Saç kurutma makinesini mi yoksa ekmek kızartma makinesini mi çalıştıracağınıza karar vermek zorunda kalmayın! 

 

 

Pgüç KVA mı yoksa kW mı? Neyi seçiyoruz?

 

İnverterin güç çıkışının kW mı yoksa kVA olarak mı belirtildiğine dikkat etmek önemlidir. Kilowatt genellikle en doğru ölçümdür. İhtiyaçlarınıza göre bir invertörü boyutlandırırken bu durum kafa karıştırıcı olabilir. KVA'yı kW'a dönüştürmek için kullanılan genel dönüşüm oranı aşağıda gösterilmiştir:

 

kVA x 0.8 = kW

 

Örneğin, 5kVA'lık bir Victron invertör yaklaşık olarak 4kW'lık bir invertöre eşdeğerdir. Başka bir örnek, sürekli olarak yalnızca 3000 Watt veya belirtilen 'görünür' gücün yaklaşık %3'ini üreten, 2400VA (80kVA) sürekli güç çıkışına sahip bir invertördür.

 

 

 

2. İnverter şarj kapasitesi (genel olarak A ile ifade edilir):

 

Bu, invertörün aküyü "kıyı" kaynağı (jeneratör) olarak adlandırılan yerden şarj etme kapasitesidir. Daha yüksek şarj oranı, pilin daha hızlı şarj edilebileceği anlamına gelir; bu, sınırlı güneş ışığı alan bölgelerde veya jeneratörü çalıştırmaya zorlandığınız durumlarda faydalı olabilir. Multiplus-II akü invertörü örneği:

 

 

3. Fotovoltaik kurulumun boyutu (kW)
 

Fotovoltaik kurulumun boyutu (gücünü anlayın) invertörün kapasitesi ile uyumlu olmalıdır. Fotovoltaik kurulumla karşılaştırıldığında büyük veya küçük boyutlu bir invertör, verim ve performans kaybına neden olabilir. SÖrneğin bir Multiplus-3000VA alıp her biri 450 kWp'lik iki Victron RS 100/5 şarj cihazı eklerseniz, Multiplus'ın gücünü, yani toplam 3KVA potansiyel gücün yalnızca 10KVA'sını kullanabilirsiniz. (panelleriniz ideal koşullarda üretim yapıyorsa!).

 

 

4. Geçiş/aktarma gücü (A):

 

Geçiş gücü, invertörün şebekeden veya üretim kaynağından akülerden geçmeden yüklere güç aktarma yeteneğini ifade eder. Bu, kesintiler sırasında veya pil boşaldığında gücü korumak için önemlidir. Bu fikir özellikle hibrit konfigürasyonlarda önemlidir ve izole edilmiş bir alanda daha az önemlidir (aslında 32A * 230V = 6000W ile, bu zaten oldukça konforlu bir jeneratöre karşılık gelir).

 

 

 

5.Pil Uyumluluğu – Sistem Gerilimi ve Akü Tipi
 
Akü invertörünün sistem voltajıyla ve kullanılan akü tipiyle (lityum, nikel-demir veya diğer akülerle) uyumlu olmasını sağlamak çok önemlidir. Örneğin, bir Multiplus-II 48V'nin elbette 48V'luk bir pil takımıyla donatılması gerekecektir, vb.

 

6. Sistem mimarisi türü: DC veya AC Bağlantısı?

 

İnvertörler, alternatif akım (AC) veya doğru akım (DC) bağlantılı olabilir; her konfigürasyonun kendine göre avantajları ve dezavantajları vardır. Seçim, özel sisteminize ve ihtiyaçlarınıza bağlı olacaktır.

 

En DC Bağlantı mimarisiŞebekeden bağımsız olarak en yaygın olanı, bir “MPPT” pil şarj cihazı Akülere yeniden enjekte edilecek güneş enerjisi üretimini en üst düzeye çıkarmak için gün boyunca güneş panellerini kontrol eder. Verimlilik mükemmeldir (%92-96), ancak enerjinin öz tüketimi üretim sırasında gerçekleşirse, DC/DC/AC dönüşümü (MPPT doğru akımı sağladığından, kendisi de 230V'nize güç sağlamak için akü invertörü tarafından oluklu hale getirilmiştir) yükler), ek kayıplara neden olur:

 

 

 

En AC Bağlantı şeması, Daha az yaygın olan ve çoğunlukla yüksek güçlü sistemlerde bulunan bir solar invertör (Fronius), Multiplus akü invertörünün çıkışına bağlanır. İkincisi, Fronius tarafından üretilen enerjinin pillerden geçmeden öncelikli olarak tüketicilere yönlendirilmesini sağlamak için anlık güç gereksinimlerine göre kontrol etmekten sorumludur:

 

 

 

 

Bu tür mimarinin iki önemli avantajı vardır:

 

- Daha iyi performans tüketiminizin çoğunu gün içinde yapıyorsanız (kelimenin tam anlamıyla “güneş geçtikçe” tüketeceksiniz).

- Fronius çıkışının VE akü invertörünün toplam gücü. Yani Fronius'unuz 3KWP anlık güç üretiyorsa ve 3KVA Multiplus'ınız varsa teorik olarak 6KVA'ya ulaşabilirsiniz!

 

Ancak bu tür sistemlerin iki dezavantajı vardır:

 

- Fronius frekans modülasyonuyla kontrol edilmelidire Multiplus tarafından, dijital saatleri değiştirebilen ve bazı hassas ekipmanlar (ev aletleri vb.) için sorun yaratabilen bir cihazdır. “Titreşim” olgusundan bahsediyoruz.

- Pil şarj performansı vasat, çünkü DC/AC/DC dönüşümü vardır ve kayıplar daha fazladır.

 

Peki, sağlam bir şebekeden bağımsız sistem için en iyi mimari ne olurdu? 

Son olarak AC ve DC Bağlantısını birleştiren karma bir mimariye sahip olabiliriz. Bunun sağlam ve yedekli olma avantajı vardır (Fronius satış sonrası hizmetteyse, Victron MPPT şarj cihazının güneş enerjisi üretimine sahip olursunuz ve bunun tersi de geçerlidir)! 

DC ve AC Bağlantısını (Fronius aracılığıyla) birleştiren, şebekeden bağımsız karma sistem örneği: 

 

 

7. Telemetri ve yerel yönetim (denetim):  

 

Sisteminizi yerel ve uzaktan izleme ve kontrol etme yeteneği, enerji tüketiminin, güneş enerjisi üretiminin ve enerji depolamanın optimum yönetimine olanak tanıyan önemli bir avantajdır. Bu aynı zamanda çeşitli sistem değişkenlerinin (güneş enerjisi üretimi, kWh cinsinden tüketim, güç zirveleri, pilin şarj durumu) her gün hassas bir şekilde izlenmesine ve olası anormalliklerin tespit edilmesine olanak tanır. Bu nedenle şebekeden bağımsız bir sisteme entegre edilmesi önemli bir araçtır.