Studio di caso di una soluzione ibrida eolica-fotovoltaica da 140 kW nel Regno Unito

Contesto del cliente e requisiti:

Il cliente proviene dal Regno Unito ed è proprietario di un’azienda di mobili. La sua fabbrica ha un consumo elettrico estremamente elevato, pari a 300 kWh al giorno. Attualmente, il cliente dispone già di un sistema fotovoltaico da 40 kW connesso alla rete, ma è evidente che tale sistema non riesce a soddisfare il suo fabbisogno energetico. L’idea attuale del cliente è installare turbine eoliche, pannelli solari e batterie per l’accumulo di energia, realizzando così un sistema ibrido eolico-solare in grado di garantire, per la maggior parte del tempo, la produzione e l’autoconsumo di energia elettrica. Anche durante le lunghe stagioni piovose, il sistema potrà comunque prelevare energia dalla rete di notte, quando il costo dell’elettricità è più basso, e rilasciare energia accumulata durante il giorno.

Analisi

Innanzitutto, abbiamo verificato la velocità del vento del cliente a un’altezza di 15 metri. La velocità media del vento del cliente è di 6,5 m/s, il che è estremamente adatto per le turbine eoliche. Ciò significa che possiamo spesso operare alla potenza massima. Pertanto, raccomandiamo l’utilizzo di un sistema ibrido eolico-solare. I 20 kW Turbina eolica DK è previsto che generi più di 150 kWh al giorno. In modo conservativo, l'attuale sistema di generazione elettrica da 40 kW del cliente genera 35.000 kWh di elettricità all'anno. Di conseguenza, la generazione giornaliera di elettricità è di circa 95 kWh. Perché è così bassa? Ciò è dovuto al fatto che nel Regno Unito piove per circa 150 giorni all'anno, con conseguente generazione giornaliera insufficiente di energia elettrica. Pertanto, dobbiamo esaminare la questione in modo differenziato. Quando è già presente una turbina eolica da 20 kW e vi è un'adeguata insolazione, durante le 8 ore di lavoro diurne la turbina eolica e i pannelli solari da 40 kW dovrebbero fornire 170 kWh di energia. Il restante deficit energetico di 130 kWh può essere coperto dalle batterie o dalla rete elettrica. In caso di pioggia, i pannelli solari da 40 kW non riescono praticamente a produrre energia. La turbina eolica può invece fornire 40 kWh di energia nelle 8 ore, pertanto rimangono ancora 260 kWh da ottenere dalle batterie o dalla rete elettrica. Se si verifica una situazione particolare caratterizzata sia da pioggia che da assenza di vento, l'intera quantità di 300 kWh dovrà essere fornita esclusivamente dalle batterie o dalla rete elettrica.

Considerando che la profondità di scarica della batteria ad alta tensione è del 95%, la capacità della batteria deve essere almeno di 315 kWh. Il cliente ha già previsto l'acquisto di 2 gruppi di batterie al litio da 240 kWh ciascuno, quindi questa capacità di batteria è sufficiente. Successivamente dobbiamo calcolare come ricaricare completamente la batteria da 480 kWh nelle condizioni di presenza di luce solare, minimizzando il più possibile la probabilità di acquistare elettricità dalla rete. L'energia generata dalla turbina eolica in 24 ore è di circa 150 kWh. Rimane quindi uno spazio di 330 kWh. Aggiungendo i 300 kWh consumati in 8 ore, sono necessari almeno 120 kW di pannelli fotovoltaici; pertanto, sono richiesti anche ulteriori 80 kW di pannelli fotovoltaici.

Il consumo medio giornaliero di elettricità del cliente è di 8 ore e 300 kWh. Considerando fattori quali i carichi induttivi, la potenza dell'inverter dovrebbe essere superiore a 60 kW.

Soluzione

Dopo l'analisi sopra riportata, il nostro piano iniziale prevede l'utilizzo di un inverter da 140 kW sistema ibrido eolico solare : Turbina eolica DK da 20 kW, insieme a pannelli solari da 120 kW, due batterie da 240 kWh e l'inverter Solis S6-EH3P(75-125)K10-NV-YD-H. Questo inverter dispone di 10 porte di ingresso MPPT e una singola porta di ingresso può gestire un input CC da 20 kW. Pertanto, il controller della turbina eolica può essere collegato direttamente a questo inverter.

Il cliente ha approvato con grande favore questa soluzione per il sistema ibrido eolico-fotovoltaico da 140 kW. Tuttavia, a causa delle normative locali e dei limiti del luogo di installazione, il cliente ci ha comunicato la necessità di disporre anche di una soluzione alternativa basata esclusivamente su pannelli fotovoltaici.

Nella fase successiva, possiamo effettuare i calcoli per un sistema puramente fotovoltaico.