Estudio de caso de una solución híbrida eólica-solar de 140 kW en el Reino Unido

Antecedentes del cliente y requisitos:

El cliente es del Reino Unido y es propietario de una empresa de muebles. Su fábrica tiene un consumo eléctrico extremadamente elevado, de 300 kWh al día. Actualmente, el cliente ya dispone de un sistema fotovoltaico conectado a la red de 40 kW, pero está claro que esto no satisface su demanda eléctrica. La idea actual del cliente es instalar aerogeneradores, paneles solares y baterías de almacenamiento de energía para formar un sistema híbrido eólico-solar, lo que le permitiría generar y consumir su propia electricidad la mayor parte del tiempo. Incluso durante largas temporadas lluviosas, también podría aprovechar la electricidad de la red por la noche, cuando es más barata, y descargar electricidad durante el día.

Análisis

En primer lugar, comprobamos la velocidad del viento del cliente a una altura de 15 metros. La velocidad media del viento del cliente es de 6,5 m/s, lo que resulta extremadamente adecuado para turbinas eólicas. Esto significa que podemos operar frecuentemente a plena potencia. Por lo tanto, recomendamos utilizar un sistema híbrido eólico-solar. Los 20 kW Turbina eólica DK se espera que genere más de 150 kWh al día. De forma conservadora, se estima que el sistema actual de generación de energía de 40 kW del cliente produce 35 000 kWh de electricidad al año. Por lo tanto, la generación diaria de electricidad es de aproximadamente 95 kWh. ¿Por qué es tan baja? Porque en el Reino Unido llueve unos 150 días al año, lo que provoca una generación diaria insuficiente de electricidad. Por consiguiente, debemos analizarlo por categorías. Cuando ya existe una turbina eólica de 20 kW y hay suficiente luz solar, durante las 8 horas de jornada laboral diurna, la turbina eólica y los paneles solares de 40 kW deberían aportar 170 kWh de energía. La brecha restante de 130 kWh de energía puede obtenerse de baterías o de la red eléctrica. Si llueve, los paneles solares de 40 kW prácticamente no podrán suministrar energía. La turbina eólica puede aportar 40 kWh de energía en 8 horas, por lo que aún se necesitarán 260 kWh adicionales de baterías o de la red eléctrica. Si se presenta una situación especial con lluvia y ausencia de viento, los 300 kWh de energía requeridos deberán obtenerse íntegramente de baterías o de la red eléctrica.

Dado que la profundidad de descarga de la batería de alta presión es del 95 %, la capacidad de la batería debe ser como mínimo de 315 kWh. El cliente ya ha previsto adquirir 2 conjuntos de baterías de litio de 240 kWh, por lo que esta capacidad de batería es suficiente. A continuación, debemos calcular cómo cargar completamente la batería de 480 kWh en condiciones de luz solar y minimizar al máximo la probabilidad de comprar electricidad de la red. La energía generada por la turbina eólica en 24 horas es aproximadamente de 150 kWh. Por lo tanto, aún queda un margen de 330 kWh. Al sumar los 300 kWh consumidos en 8 horas, se necesitan al menos 120 kW de paneles solares, por lo que también se requieren 80 kW adicionales de paneles solares.

El consumo medio diario de electricidad del cliente es de 8 horas y 300 kWh. Teniendo en cuenta factores como las cargas inductivas, la potencia del inversor debe ser superior a 60 kW.

Solución

Tras el análisis anterior, nuestro plan inicial consiste en utilizar un inversor de 140 kW sistema híbrido de viento y solar : Turbina eólica DK de 20 kW, junto con paneles solares de 120 kW, dos baterías de 240 kWh y el inversor Solis S6-EH3P(75-125)K10-NV-YD-H. Este inversor cuenta con 10 puertos de entrada MPPT, y un puerto de entrada puede manejar una entrada de CC de 20 kW. Por lo tanto, el controlador de nuestra turbina eólica también se puede conectar directamente a este inversor.

El cliente aprobó ampliamente esta solución para el sistema híbrido eólico-solar de 140 kW. Sin embargo, debido a la normativa local y a las limitaciones del lugar de instalación, el cliente nos informó que también necesita una solución alternativa basada únicamente en energía fotovoltaica.

En la siguiente fase, podemos realizar los cálculos para un sistema exclusivamente fotovoltaico.