Fallstudie einer 140-kW-Wind-Solar-Hybridanlagen-Lösung im Vereinigten Königreich

Kundenhintergrund und Anforderungen:

Der Kunde stammt aus Großbritannien und ist Eigentümer eines Möbelunternehmens. Seine Fabrik hat einen extrem hohen Stromverbrauch von 300 kWh pro Tag. Der Kunde verfügt derzeit bereits über ein netzgekoppeltes Solarmodulsystem mit einer Leistung von 40 kW; es ist jedoch offensichtlich, dass dieses System den Strombedarf des Kunden nicht decken kann. Derzeit plant der Kunde die Installation von Windturbinen, Solarmodulen und Energiespeicherbatterien, um ein Wind-Solar-Hybrid-System zu bilden, das überwiegend eine Eigenstromerzeugung und -verbrauch ermöglicht. Selbst während längerer Regenzeiten kann zudem nachts günstiger Netzstrom bezogen und tagsüber Strom aus der Batterie entnommen werden.

Analyse

Zunächst haben wir die Windgeschwindigkeit des Kunden in einer Höhe von 15 Metern überprüft. Die durchschnittliche Windgeschwindigkeit des Kunden beträgt 6,5 m/s, was sich hervorragend für Windkraftanlagen eignet. Das bedeutet, dass wir häufig mit voller Leistung betreiben können. Daher empfehlen wir ein Hybrid-System aus Wind- und Solarenergie. Die 20 kW DK-Windkraftanlage soll mehr als 150 kWh pro Tag erzeugen. Konservativ geschätzt, erzeugt das derzeitige 40-kW-Stromerzeugungssystem des Kunden jährlich 35.000 kWh Strom. Damit beträgt die tägliche Stromerzeugung etwa 95 kWh. Warum ist sie so gering? Dies liegt daran, dass es in Großbritannien jährlich etwa 150 Tage regnet, was zu einer unzureichenden täglichen Stromerzeugung führt. Daher müssen wir das Thema differenziert behandeln. Bei Vorhandensein einer bestehenden 20-kW-Windkraftanlage und ausreichend Sonnenschein liefern die Windkraftanlage und die 40-kW-Photovoltaikmodule während der achtstündigen Arbeitszeit am Tag voraussichtlich insgesamt 170 kWh Energie. Die verbleibende Energielücke von 130 kWh kann aus Batterien oder dem öffentlichen Stromnetz bezogen werden. Regnet es, können die 40-kW-Photovoltaikmodule praktisch keine Energie liefern. Die Windkraftanlage kann innerhalb von acht Stunden 40 kWh Energie bereitstellen; daher müssen noch immer 260 kWh Energie aus Batterien oder dem Stromnetz bezogen werden. Bei einer besonderen Situation mit Regen und gleichzeitig fehlendem Wind muss die gesamte Energiemenge von 300 kWh aus Batterien oder dem Stromnetz bezogen werden.

Da die Entlade Tiefe der Hochspannungsbatterie 95 % beträgt, muss die Batteriekapazität mindestens 315 kWh betragen. Der Kunde plant bereits den Kauf von zwei 240-kWh-Lithiumbatterien, sodass diese Batteriekapazität ausreichend ist. Anschließend müssen wir berechnen, wie die 480-kWh-Batterie bei Sonnenschein vollständig aufgeladen werden kann und dabei die Wahrscheinlichkeit, Strom aus dem öffentlichen Netz zu beziehen, so gering wie möglich halten. Die innerhalb von 24 Stunden vom Windkraftgenerator erzeugte Leistung beträgt etwa 150 kWh. Es verbleibt daher noch ein Ladevolumen von 330 kWh. Unter Berücksichtigung des in 8 Stunden verbrauchten Stroms von 300 kWh sind mindestens 120 kW Solarmodule erforderlich; zusätzlich werden daher weitere 80 kW Solarmodule benötigt.

Der durchschnittliche tägliche Stromverbrauch des Kunden beträgt 8 Stunden und 300 kWh. Unter Berücksichtigung von induktiven Lasten sollte die Leistung des Wechselrichters größer als 60 kW sein.

Lösung

Nach der obigen Analyse lautet unser vorläufiger Plan, einen 140-kW-Wechselrichter einzusetzen. wind-Solar-Hybridsystem : 20-kW-DK-Windturbine zusammen mit 120-kW-Solarpanels, zwei 240-kWh-Batterien und dem Wechselrichter S6-EH3P(75-125)K10-NV-YD-H von Solis. Dieser Wechselrichter verfügt über 10 MPPT-Eingangsanschlüsse, wobei ein Eingangsanschluss eine Gleichstromleistung von bis zu 20 kW verarbeiten kann. Daher kann auch unser Windturbinenregler direkt an diesen Wechselrichter angeschlossen werden.

Der Kunde hat diese Lösung für das 140-kW-Wind-Solar-Hybridsystem ausdrücklich begrüßt. Aufgrund lokaler Vorschriften und der räumlichen Beschränkungen am Installationsort informierte uns der Kunde jedoch, dass zusätzlich eine reine Photovoltaik-Anlagen-Lösung als Alternative erforderlich ist.

In der nächsten Phase können wir die Berechnungen für ein rein photovoltaisches Anlagensystem durchführen.