Sveobuhvatni vodič za dizajn i konfiguraciju stambenog PV sustava za pohranu

Stambeni fotonaponski (PV) sustav za pohranu prvenstveno se sastoji od PV modula, baterija za pohranu energije, pretvarača za pohranu, mjernih uređaja i sustava upravljanja nadzorom. Njegov cilj je postići energetsku samodostatnost, smanjiti troškove energije, niže emisije ugljika i poboljšati pouzdanost napajanja. Konfiguriranje stambenog PV sustava za pohranu opsežan je proces koji zahtijeva pažljivo razmatranje različitih čimbenika kako bi se osigurao učinkovit i stabilan rad.

I. Pregled stambenih fotonaponskih sustava za pohranu

Prije pokretanja postavljanja sustava bitno je izmjeriti DC izolacijski otpor između ulaznog terminala PV polja i uzemljenja. Ako je otpor manji od U…/30mA (U… predstavlja maksimalni izlazni napon PV polja), moraju se poduzeti dodatne mjere uzemljenja ili izolacije.

Primarne funkcije stambenih PV-skladišnih sustava uključuju:

• Samopotrošnja: Korištenje solarne energije za zadovoljenje energetskih potreba kućanstva.
• Brijanje vrhova i popunjavanje dolina: Balansiranje potrošnje energije u različitim vremenima radi uštede na troškovima energije.
• Rezervno napajanje: Pružanje pouzdane energije tijekom prekida.
• Napajanje u nuždi: Podupiranje kritičnih opterećenja tijekom kvara mreže.

Proces konfiguracije uključuje analizu energetskih potreba korisnika, projektiranje fotonaponskih i skladišnih sustava, odabir komponenti, pripremu planova instalacije i ocrtavanje mjera rada i održavanja.

II. Analiza potražnje i planiranje

Analiza potražnje za energijom

Detaljna analiza potražnje za energijom je kritična, uključujući:

• Profiliranje opterećenja: Identificiranje zahtjeva za napajanjem raznih uređaja.
• Dnevna potrošnja: Određivanje prosječne potrošnje električne energije tijekom dana i noći.
• Cijene električne energije: Razumijevanje tarifnih struktura za optimizaciju sustava za uštedu troškova.

Studija slučaja

• Korisnički profil:
  • Ukupna priključna snaga: 8,2 kW
  • Kritično opterećenje: 3,6 kW
  • Dnevna potrošnja energije: 10 kWh
  • Noćna potrošnja energije: 20 kWh
• Plan sustava:
  • Instalirajte hibridni sustav fotonaponske pohrane s dnevnom fotonaponskom generacijom koja zadovoljava potrebe opterećenja i pohranjuje višak energije u baterije za noćnu upotrebu. Mreža djeluje kao dodatni izvor energije kada PV i skladištenje nisu dovoljni.

• III. Konfiguracija sustava i odabir komponenti

  1. Dizajn PV sustava

  • Veličina sustava: Na temelju korisnikovog opterećenja od 8,2 kW i dnevne potrošnje od 30 kWh, preporučuje se PV polje od 12 kW. Ovaj niz može generirati približno 36 kWh dnevno kako bi zadovoljio potražnju.
  • PV moduli: Iskoristite 21 monokristalni modul od 580 Wp, postižući instalirani kapacitet od 12,18 kWp. Osigurajte optimalan raspored za maksimalnu izloženost sunčevoj svjetlosti.

  Maksimalna snaga Pmax [W]	575	580	585	590	595	600
  Optimalni radni napon Vmp [V]	43.73	43.88	44.02	44.17	44.31	44.45
  Optimalna radna struja Imp [A]	13.15	13.22	13.29	13.36	13.43	13.50
  Napon otvorenog kruga Voc [V]	52.30	52.50	52.70	52.90	53.10	53.30
  Struja kratkog spoja Isc [A]	13.89	13.95	14.01	14.07	14.13	14.19
  Učinkovitost modula [%]	22.3	22.5	22.7	22.8	23.0	23.2
  Tolerancija izlazne snage	0~+3%
  Temperaturni koeficijent maksimalne snage [Pmax]	-0,29%/℃
  Temperaturni koeficijent napona otvorenog kruga [Voc]	-0,25%/℃
  Temperaturni koeficijent struje kratkog spoja [Isc]	0,045%/℃
  Standardni testni uvjeti (STC): Intenzitet svjetla 1000 W/m², temperatura baterije 25 ℃, kvaliteta zraka 1,5

  2. Sustav za pohranu energije

  • Kapacitet baterije: Konfigurirajte baterijski sustav litij željezo fosfat (LiFePO4) od 25,6 kWh. Ovaj kapacitet osigurava dovoljnu rezervu za kritična opterećenja (3,6 kW) za približno 7 sati tijekom prekida.
  • Baterijski moduli: Koristite modularne dizajne koji se mogu slagati jedan na drugi s kućištima s IP65 za unutarnje/vanjske instalacije. Svaki modul ima kapacitet od 2,56 kWh, s 10 modula koji čine cjelovit sustav.

  3. Odabir pretvarača

  • Hibridni pretvarač: Koristite hibridni pretvarač od 10 kW s integriranim PV i mogućnostima upravljanja pohranom. Ključne značajke uključuju:
    • Maksimalni PV ulaz: 15 kW
    • Izlazna snaga: 10 kW za rad povezan s mrežom i izvan mreže
    • Zaštita: IP65 s vremenom prebacivanja između mreže i mreže <10 ms

  4. Odabir PV kabela

  PV kabeli povezuju solarne module s pretvaračem ili spojnom kutijom. Moraju izdržati visoke temperature, izloženost UV zračenju i vanjske uvjete.

  • EN 50618 H1Z2Z2-K:
    • Jednožilni, naznačen za 1,5 kV DC, s izvrsnom otpornošću na UV zračenje i vremenske uvjete.
  • TÜV PV1-F:
    • Fleksibilan, otporan na plamen, sa širokim temperaturnim rasponom (-40°C do +90°C).
  • UL 4703 PV žica:
    • Dvostruko izoliran, idealan za krovne i prizemne sustave.
  • Plutajući solarni kabel AD8:
    • Potopljiv i vodootporan, pogodan za vlažna ili vodena okruženja.
  • Solarni kabel s aluminijskom jezgrom:
    • Lagan i isplativ, koristi se u velikim instalacijama.

  5. Odabir kabela za pohranu energije

  Kabeli za pohranu povezuju baterije s pretvaračima. Moraju podnositi visoke struje, osigurati toplinsku stabilnost i održavati električni integritet.

  • Kabeli UL10269 i UL11627:
    • Izoliran tankim zidom, otporan na plamen i kompaktan.
  • Kabeli izolirani XLPE:
    • Visoki napon (do 1500V DC) i toplinska otpornost.
  • Visokonaponski DC kabeli:
    • Dizajniran za međusobno povezivanje baterijskih modula i visokonaponskih sabirnica.

  Preporučene specifikacije kabela

  Vrsta kabela	Preporučeni model	Primjena
  PV kabel	EN 50618 H1Z2Z2-K	Spajanje PV modula na pretvarač.
  PV kabel	UL 4703 PV žica	Krovne instalacije koje zahtijevaju visoku izolaciju.
  Kabel za pohranu energije	UL 10269, UL 11627	Kompaktni priključci za baterije.
  Oklopljeni kabel za pohranu	EMI oklopljeni baterijski kabel	Smanjenje smetnji u osjetljivim sustavima.
  Visokonaponski kabel	XLPE-izolirani kabel	Jakostrujni spojevi u baterijskim sustavima.
  Plutajući PV kabel	Plutajući solarni kabel AD8	Vodena ili vlažna okruženja.

IV. Integracija sustava

Integrirajte PV module, pohranu energije i pretvarače u cjeloviti sustav:

1. PV sustav: Dizajnirajte raspored modula i osigurajte strukturnu sigurnost s odgovarajućim sustavima za montažu.
2. Skladištenje energije: Instalirajte modularne baterije s odgovarajućom integracijom BMS (Battery Management System) za nadzor u stvarnom vremenu.
3. Hibridni pretvarač: Povežite PV nizove i baterije na pretvarač za besprijekorno upravljanje energijom.

V. Montaža i održavanje

Montaža:

• Procjena mjesta: Provjerite strukturnu kompatibilnost krovova ili tla na izloženost sunčevoj svjetlosti.
• Ugradnja opreme: Sigurno montirajte PV module, baterije i pretvarače.
• Testiranje sustava: Provjerite električne veze i provedite funkcionalna ispitivanja.

Održavanje:

• Rutinske inspekcije: Provjerite kabele, module i pretvarače na istrošenost ili oštećenje.
• Čišćenje: Redovito čistite PV module kako biste održali učinkovitost.
• Daljinski nadzor: Koristite softverske alate za praćenje performansi sustava i optimizaciju postavki.

VI. Zaključak

Dobro osmišljen stambeni fotonaponski sustav za pohranu energije donosi uštedu energije, koristi za okoliš i pouzdanost napajanja. Pažljiv odabir komponenti kao što su PV moduli, baterije za pohranu energije, pretvarači i kabeli osiguravaju učinkovitost i dugovječnost sustava. Slijedeći pravilno planiranje,

instalacija i protokoli održavanja, vlasnici kuća mogu maksimalno iskoristiti prednosti svoje investicije.