Un sistema d'emmagatzematge fotovoltaic (FV) residencial consisteix principalment en mòduls FV, bateries d'emmagatzematge d'energia, inversors d'emmagatzematge, dispositius de mesurament i sistemes de gestió de monitorització. El seu objectiu és aconseguir l'autosuficiència energètica, reduir els costos energètics, reduir les emissions de carboni i millorar la fiabilitat energètica. La configuració d'un sistema d'emmagatzematge FV residencial és un procés complet que requereix una consideració acurada de diversos factors per garantir un funcionament eficient i estable.
I. Visió general dels sistemes d'emmagatzematge fotovoltaic residencials
Abans d'iniciar la configuració del sistema, és essencial mesurar la resistència d'aïllament de CC entre el terminal d'entrada del panell fotovoltaic i la terra. Si la resistència és inferior a U…/30 mA (U… representa la tensió de sortida màxima del panell fotovoltaic), cal prendre mesures addicionals de connexió a terra o aïllament.
Les funcions principals dels sistemes d'emmagatzematge fotovoltaic residencials inclouen:
- AutoconsumÚs de l'energia solar per satisfer les demandes energètiques de les llars.
- Afaitat de pics i ompliment de vallsEquilibrar el consum d'energia en diferents moments per estalviar costos energètics.
- Energia de reserva: Subministrament d'energia fiable durant les interrupcions del subministrament.
- subministrament d'energia d'emergènciaSuport de càrregues crítiques durant fallades de la xarxa.
El procés de configuració inclou l'anàlisi de les necessitats energètiques dels usuaris, el disseny de sistemes fotovoltaics i d'emmagatzematge, la selecció de components, la preparació de plans d'instal·lació i l'esbós de les mesures d'operació i manteniment.
II. Anàlisi i planificació de la demanda
Anàlisi de la demanda energètica
Una anàlisi detallada de la demanda energètica és fonamental, incloent-hi:
- Perfils de càrrega: Identificació dels requisits energètics de diversos electrodomèstics.
- Consum diari: Determinació del consum mitjà d'electricitat durant el dia i la nit.
- Preus de l'electricitat: Comprendre les estructures tarifàries per optimitzar el sistema i aconseguir un estalvi de costos.
Estudi de cas
| Taula 1 Estadístiques de càrrega total | |||
| equipament | Poder | Quantitat | Potència total (kW) |
| Aire condicionat inverter | 1.3 | 3 | 3,9 kW |
| rentadora | 1.1 | 1 | 1,1 kW |
| Nevera | 0,6 | 1 | 0,6 kW |
| TV | 0,2 | 1 | 0,2 kW |
| Escalfador d'aigua | 1.0 | 1 | 1,0 kW |
| Caputxa aleatòria | 0,2 | 1 | 0,2 kW |
| Altres tipus d'electricitat | 1.2 | 1 | 1,2 kW |
| Total | 8,2 kW | ||
| Taula 2 Estadístiques de càrregues importants (subministrament elèctric fora de la xarxa) | |||
| equipament | Poder | Quantitat | Potència total (kW) |
| Aire condicionat inverter | 1.3 | 1 | 1,3 kW |
| Nevera | 0,6 | 1 | 0,6 kW |
| Escalfador d'aigua | 1.0 | 1 | 1,0 kW |
| Caputxa aleatòria | 0,2 | 1 | 0,2 kW |
| Electricitat d'il·luminació, etc. | 0,5 | 1 | 0,5 kW |
| Total | 3,6 kW | ||
- Perfil d'usuari:
- Càrrega total connectada: 8,2 kW
- Càrrega crítica: 3,6 kW
- Consum d'energia durant el dia: 10 kWh
- Consum d'energia nocturn: 20 kWh
- Pla de sistema:
- Instal·lar un sistema híbrid fotovoltaic-emmagatzematge amb generació fotovoltaica diürna que satisfaci les demandes de càrrega i emmagatzemi l'excés d'energia en bateries per a ús nocturn. La xarxa actua com a font d'energia suplementària quan la fotovoltaica i l'emmagatzematge són insuficients.
-
III. Configuració del sistema i selecció de components
1. Disseny de sistemes fotovoltaics
- Mida del sistemaBasant-nos en la càrrega de 8,2 kW i el consum diari de 30 kWh de l'usuari, es recomana un conjunt fotovoltaic de 12 kW. Aquest conjunt pot generar aproximadament 36 kWh al dia per satisfer la demanda.
- Mòduls fotovoltaicsUtilitzeu 21 mòduls monocristallins de 580 Wp, aconseguint una capacitat instal·lada de 12,18 kWp. Assegureu-vos una disposició òptima per a una màxima exposició a la llum solar.
Potència màxima Pmàx [W] 575 580 585 590 595 600 Tensió òptima de funcionament Vmp [V] 43,73 43,88 44.02 44.17 44,31 44,45 Corrent òptim de funcionament Imp [A] 13.15 13.22 13.29 13.36 13.43 13,50 Tensió de circuit obert Voc [V] 52,30 52,50 52,70 52,90 53.10 53,30 Corrent de curtcircuit Isc [A] 13,89 13,95 14.01 14.07 14.13 14.19 Eficiència del mòdul [%] 22.3 22,5 22,7 22,8 23.0 23.2 Tolerància a la potència de sortida 0~+3% Coeficient de temperatura de potència màxima [Pmax] -0,29%/℃ Coeficient de temperatura de la tensió en circuit obert [Voc] -0,25%/℃ Coeficient de temperatura del corrent de curtcircuit [Isc] 0,045%/℃ Condicions de prova estàndard (STC): Intensitat lumínica 1000 W/m², temperatura de la bateria 25 ℃, qualitat de l'aire 1,5 2. Sistema d'emmagatzematge d'energia
- Capacitat de la bateriaConfigureu un sistema de bateries de fosfat de liti i ferro (LiFePO4) de 25,6 kWh. Aquesta capacitat garanteix una reserva suficient per a càrregues crítiques (3,6 kW) durant aproximadament 7 hores durant les interrupcions del subministrament.
- Mòduls de bateriaUtilitzeu dissenys modulars i apilables amb carcasses amb classificació IP65 per a instal·lacions interiors/exteriors. Cada mòdul té una capacitat de 2,56 kWh, amb 10 mòduls que formen el sistema complet.
3. Selecció de l'inversor
- Inversor híbridUtilitzeu un inversor híbrid de 10 kW amb capacitats integrades de gestió d'energia fotovoltaica i emmagatzematge. Les característiques principals inclouen:
- Entrada fotovoltaica màxima: 15 kW
- Potència: 10 kW tant per a funcionament connectat a la xarxa com fora de la xarxa
- Protecció: Classificació IP65 amb temps de commutació de xarxa fora de la xarxa <10 ms
4. Selecció de cables fotovoltaics
Els cables fotovoltaics connecten els mòduls solars a l'inversor o a la caixa combinadora. Han de suportar altes temperatures, exposició als raigs UV i condicions exteriors.
- EN 50618 H1Z2Z2-K:
- Mononucli, amb una tensió nominal d'1,5 kV CC, amb excel·lent resistència als raigs UV i a les inclemències del temps.
- TÜV PV1-F:
- Flexible, ignífug, amb un ampli rang de temperatures (de -40 °C a +90 °C).
- Cable fotovoltaic UL 4703:
- Doble aïllament, ideal per a sistemes de teulada i terra.
- Cable solar flotant AD8:
- Submergible i impermeable, apte per a ambients humits o aquàtics.
- Cable solar amb nucli d'alumini:
- Lleuger i econòmic, utilitzat en instal·lacions a gran escala.
5. Selecció de cables d'emmagatzematge d'energia
Els cables d'emmagatzematge connecten les bateries als inversors. Han de suportar corrents elevats, proporcionar estabilitat tèrmica i mantenir la integritat elèctrica.
- Cables UL10269 i UL11627:
- Aïllat de paret fina, ignífug i compacte.
- Cables aïllats amb XLPE:
- Alta tensió (fins a 1500V CC) i resistència tèrmica.
- Cables de CC d'alta tensió:
- Dissenyat per interconnectar mòduls de bateria i busos d'alta tensió.
Especificacions de cable recomanades
Tipus de cable Model recomanat Aplicació Cable fotovoltaic EN 50618 H1Z2Z2-K Connexió de mòduls fotovoltaics a l'inversor. Cable fotovoltaic Cable fotovoltaic UL 4703 Instal·lacions de cobertes que requereixen un alt aïllament. Cable d'emmagatzematge d'energia UL 10269, UL 11627 Connexions de bateria compactes. Cable d'emmagatzematge blindat Cable de bateria blindat EMI Reducció d'interferències en sistemes sensibles. Cable d'alta tensió Cable aïllat amb XLPE Connexions d'alt corrent en sistemes de bateries. Cable fotovoltaic flotant Cable solar flotant AD8 Ambients propensos a l'aigua o humits.
IV. Integració de sistemes
Integrar mòduls fotovoltaics, emmagatzematge d'energia i inversors en un sistema complet:
- Sistema fotovoltaicDissenyar la disposició dels mòduls i garantir la seguretat estructural amb sistemes de muntatge adequats.
- Emmagatzematge d'energiaInstal·leu bateries modulars amb la integració adequada de BMS (Battery Management System) per a la monitorització en temps real.
- Inversor híbridConnecteu els panells fotovoltaics i les bateries a l'inversor per a una gestió energètica perfecta.
V. Instal·lació i manteniment
Instal·lació:
- Avaluació del llocInspeccioneu les teulades o les zones del terrat per comprovar la compatibilitat estructural i l'exposició a la llum solar.
- Instal·lació d'equipsMuntar de manera segura els mòduls fotovoltaics, les bateries i els inversors.
- Proves del sistema: Verificar les connexions elèctriques i realitzar proves funcionals.
Manteniment:
- Inspeccions rutinàries: Comproveu si els cables, els mòduls i els inversors presenten desgast o danys.
- NetejaNetegeu regularment els mòduls fotovoltaics per mantenir-ne l'eficiència.
- Monitorització remota: Utilitzeu eines de programari per fer un seguiment del rendiment del sistema i optimitzar la configuració.
VI. Conclusió
Un sistema d'emmagatzematge fotovoltaic residencial ben dissenyat ofereix estalvi d'energia, beneficis mediambientals i fiabilitat elèctrica. La selecció acurada de components com ara mòduls fotovoltaics, bateries d'emmagatzematge d'energia, inversors i cables garanteix l'eficiència i la longevitat del sistema. Seguint una planificació adequada,
protocols d'instal·lació i manteniment, els propietaris poden maximitzar els beneficis de la seva inversió.
Data de publicació: 24 de desembre de 2024