Case-studie af en 140 kW hybridløsning med vind- og solenergi i Storbritannien

Kundens baggrund og krav:

Kunden er fra Storbritannien og ejer en møbelfirma. Hans fabrik har et ekstremt stort elforbrug og forbruger 300 kWh pr. dag. I øjeblikket har kunden allerede et 40 kW nettilsluttet solpanelsystem, men det er tydeligt, at dette ikke kan dække kundens elbehov. Kundens nuværende idé er at installere vindmøller, solpaneler og energilagringssystemer (batterier) til at danne et vind-sol-hybridsystem, som kan opnå selvproduktion og selvforbrug i de fleste tilfælde. Endda under længere regnperioder kan systemet også bruge strøm fra nettet om natten, hvor strømmen er billigere, og afgive strøm om dagen.

Analyse

Først kontrollerede vi kundens vindhastighed i en højde på 15 meter. Kundens gennemsnitlige vindhastighed er 6,5 m/s, hvilket er yderst velegnet til vindmøller. Dette betyder, at vi ofte kan køre med fuld effekt. Derfor anbefaler vi et hybridvind-sol-system. De 20 kW DK-vindmølle forventes at generere mere end 150 kWh om dagen. Konservativt estimeret genererer kundens nuværende 40 kW kraftværk 35.000 kWh elektricitet om året. Dermed er den daglige elproduktion ca. 95 kWh. Hvorfor er den så lav? Det skyldes, at det regner i Storbritannien ca. 150 dage om året, hvilket resulterer i utilstrækkelig daglig elproduktion. Derfor skal vi drøfte dette kategorisk. Når der allerede findes en 20 kW vindmølle og tilstrækkeligt sollys kan vindmøllen og de 40 kW solpaneler forventes at levere 170 kWh energi i løbet af de 8 arbejdstimer om dagen. Den resterende energigap på 130 kWh kan dækkes fra batterier eller elnettet. Hvis det regner, kan de 40 kW solpaneler næsten ikke levere energi. Vindmøllen kan levere 40 kWh energi på 8 timer, så der stadig mangler 260 kWh energi, som skal hentes fra batterier eller elnettet. Hvis der opstår en særlig situation med både regn og ingen vind, skal alle 300 kWh energi leveres fra batterier eller elnettet.

Da udladningsdybden for højspændingsbatteriet er 95 %, skal batterikapaciteten være mindst 315 kWh. Kunden har allerede planlagt at købe 2 sæt 240 kWh-lithiumbatterier, så denne batterikapacitet er tilstrækkelig. Derefter skal vi beregne, hvordan det 480 kWh-batteri kan oplades fuldt ud under sollysforhold og samtidig minimere sandsynligheden for at købe strøm fra elnettet så meget som muligt. Den energi, vindmøllen genererer på 24 timer, er ca. 150 kWh. Der er derfor stadig 330 kWh ledig kapacitet. Hvis man lægger de 300 kWh, der forbruges på 8 timer, til dette, er der behov for mindst 120 kW solcellepaneler; der kræves altså yderligere 80 kW solcellepaneler.

Kundens gennemsnitlige daglige elforbrug er 8 timer og 300 kWh. Med hensyn til induktive belastninger bør inverterens effekt være større end 60 kW.

Løsning

Efter ovenstående analyse er vores indledende plan at anvende en 140 kW vind-sol hybrid system : 20 kW DK-vindmølle sammen med 120 kW solpaneler, to 240 kWh batterier og Solis' inverter S6-EH3P(75-125)K10-NV-YD-H. Denne inverter har 10 MPPT-inputports, og én inputport kan håndtere en 20 kW DC-input. Derfor kan vores vindmøllecontroller også tilsluttes denne inverter direkte.

Kunden godkendte løsningen for det 140 kW store vind-sol-hybridsystem meget positivt. På grund af lokale regler og begrænsninger ved installationsstedet informerede kunden dog os om, at de også har brug for en ren fotovoltaisk systemløsning som alternativ.

I næste fase kan vi foretage beregninger for et rent solpanelsystem.