Un sistema d'emmagatzematge fotovoltaic (PV) residencial consta principalment de mòduls fotovoltaics, bateries d'emmagatzematge d'energia, inversors d'emmagatzematge, dispositius de mesura 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 de l'energia. La configuració d'un sistema d'emmagatzematge fotovoltaic 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 residencial
Abans d'iniciar la configuració del sistema, és essencial mesurar la resistència d'aïllament de CC entre el terminal d'entrada de la matriu fotovoltaica i la terra. Si la resistència és inferior a U.../30mA (U... representa la tensió de sortida màxima del panell fotovoltaic), s'han de prendre mesures addicionals de connexió a terra o aïllament.
Les funcions principals dels sistemes d'emmagatzematge fotovoltaic residencial inclouen:
- Autoconsum: Utilitzar l'energia solar per satisfer les demandes energètiques de les llars.
- Afaitat de pics i farciment de valls: equilibrar l'ús d'energia en diferents moments per estalviar costos energètics.
- Potència de seguretat: Proporcionar energia fiable durant les interrupcions.
- Font d'alimentació d'emergència: Suport de càrregues crítiques durant la fallada 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'esquema de les mesures d'operació i manteniment.
II. Anàlisi i planificació de la demanda
Anàlisi de la demanda energètica
L'anàlisi detallada de la demanda d'energia és fonamental, que inclou:
- Carregar perfils: Identificació dels requisits de potència de diversos aparells.
- Consum diari: Determinació del consum mitjà d'electricitat durant el dia i la nit.
- Preu de l'electricitat: Entendre les estructures tarifàries per optimitzar el sistema per estalviar costos.
Cas d'estudi
| 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 electricitats | 1.2 | 1 | 1,2 kW |
| Total | 8,2 kW | ||
| Taula 2 Estadístiques de càrregues importants (alimentació fora de 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 |
| Il·luminació elèctrica, 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 diürna: 10 kWh
- Consum d'energia nocturna: 20 kWh
- Pla del sistema:
- Instal·leu un sistema híbrid d'emmagatzematge fotovoltaic amb generació fotovoltaica diürna que satisfà les demandes de càrrega i emmagatzemi l'excés d'energia a les bateries per a l'ús nocturn. La xarxa actua com a font d'energia suplementària quan la FV i l'emmagatzematge són insuficients.
-
III. Configuració del sistema i selecció de components
1. Disseny d'instal·lacions fotovoltaiques
- Mida del sistema: Segons la càrrega de 8,2 kW de l'usuari i el consum diari de 30 kWh, es recomana una instal·lació fotovoltaica de 12 kW. Aquesta matriu pot generar aproximadament 36 kWh per dia per satisfer la demanda.
- Mòduls fotovoltaics: Utilitzeu 21 mòduls monocristall 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 Pmax [W] 575 580 585 590 595 600 Tensió de funcionament òptima Vmp [V] 43,73 43,88 44.02 44.17 44.31 44.45 Corrent de funcionament òptim 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 de circuit obert [Voc] -0,25%/℃ Coeficient de temperatura del corrent de curtcircuit [Isc] 0,045%/℃ Condicions de prova estàndard (STC): intensitat de la llum 1000 W/m², temperatura de la bateria 25 ℃, qualitat de l'aire 1,5 2. Sistema d'emmagatzematge d'energia
- Capacitat de la bateria: Configureu un sistema de bateries de fosfat de ferro de liti (LiFePO4) de 25,6 kWh. Aquesta capacitat garanteix una còpia de seguretat suficient per a càrregues crítiques (3,6 kW) durant aproximadament 7 hores durant les interrupcions.
- Mòduls de bateries: Utilitzeu dissenys modulars i apilables amb tancaments 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 del inversor
- Inversor híbrid: Utilitzeu un inversor híbrid de 10 kW amb capacitats integrades de gestió fotovoltaica i d'emmagatzematge. Les característiques clau inclouen:
- Potència fotovoltaica màxima: 15 kW
- Potència: 10 kW tant per a funcionament connectat com fora de xarxa
- Protecció: grau IP65 amb temps de commutació de xarxa fora de xarxa <10 ms
4. Selecció de cable fotovoltaic
Els cables fotovoltaics connecten els mòduls solars a l'inversor o la caixa combinadora. Han de suportar altes temperatures, exposició UV i condicions exteriors.
- EN 50618 H1Z2Z2-K:
- Un sol nucli, classificat per a 1,5 kV DC, amb una excel·lent resistència als raigs UV i a la intempèrie.
- TÜV PV1-F:
- Flexible, ignífug, amb un ampli rang de temperatures (-40 °C a +90 °C).
- Cable fotovoltaic UL 4703:
- Doble aïllament, ideal per a sistemes a terra i a terra.
- Cable solar flotant AD8:
- Submergible i impermeable, apte per a ambients humits o aquàtics.
- Cable solar de nucli d'alumini:
- Lleuger i rendible, 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:
- Aïllament de paret prima, ignífuga i compacte.
- Cables aïllats amb XLPE:
- Alta tensió (fins a 1500V DC) i resistència tèrmica.
- Cables DC d'alta tensió:
- Dissenyat per interconnectar mòduls de bateries 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 al terrat 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 XLPE Connexions d'alta corrent en sistemes de bateries. Cable fotovoltaic flotant Cable solar flotant AD8 Ambients propensos a l'aigua o humits.
IV. Integració de sistemes
Integra els mòduls fotovoltaics, l'emmagatzematge d'energia i els inversors en un sistema complet:
- Sistema fotovoltaic: Dissenyar la disposició del mòdul i garantir la seguretat estructural amb sistemes de muntatge adequats.
- Emmagatzematge d'energia: Instal·leu bateries modulars amb una integració adequada de BMS (Battery Management System) per a un seguiment en temps real.
- Inversor híbrid: Connecteu les matrius fotovoltaiques i les bateries a l'inversor per a una gestió perfecta de l'energia.
V. Instal·lació i Manteniment
Instal·lació:
- Avaluació del lloc: Inspeccioneu els terrats o les zones del sòl per a la compatibilitat estructural i l'exposició a la llum solar.
- Instal·lació d'equips: Munteu de manera segura els mòduls fotovoltaics, les bateries i els inversors.
- Prova del sistema: Verificar les connexions elèctriques i realitzar proves funcionals.
Manteniment:
- Inspeccions rutinàries: Comproveu els cables, els mòduls i els inversors per si hi ha desgast o danys.
- Neteja: Netegeu regularment els mòduls fotovoltaics per mantenir 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 ambientals i fiabilitat energètica. 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.
Hora de publicació: 24-12-2024