Case study van een 140 kW wind-zonne-hybridsysteemoplossing in het Verenigd Koninkrijk

Achtergrond en vereisten van de klant:

De klant komt uit het Verenigd Koninkrijk en is eigenaar van een meubelfabriek. Zijn fabriek heeft een extreem hoog stroomverbruik van 300 kWh per dag. Momenteel heeft de klant al een 40 kW aan het net gekoppeld zonnepanelsysteem, maar het is duidelijk dat dit systeem niet voldoet aan de stroombehoefte van de klant. Het huidige plan van de klant is om windturbines, zonnepanelen en energieopslagbatterijen te installeren om een wind-zon-hybridsysteem te vormen, waarmee gedurende de meeste tijd zelfopwekking en zelfverbruik mogelijk is. Ook tijdens langdurige regenseizoenen kan het systeem 's nachts goedkoper stroom uit het net halen en overdag stroom leveren.

Analyse

Allereerst hebben we de windsnelheid bij de klant op een hoogte van 15 meter gecontroleerd. De gemiddelde windsnelheid van de klant is 6,5 m/s, wat uiterst geschikt is voor windturbines. Dit betekent dat we vaak op vol vermogen kunnen draaien. Daarom raden we een hybride wind-zonnesysteem aan. De 20 kW DK-windturbine verwacht wordt meer dan 150 kWh per dag te genereren. De huidige 40 kW-energieopwekkingsinstallatie van de klant genereert, conservatief geschat, 35.000 kWh elektriciteit per jaar. De dagelijkse elektriciteitsopwekking bedraagt dus ongeveer 95 kWh. Waarom is dit zo laag? Omdat het in het Verenigd Koninkrijk ongeveer 150 dagen per jaar regent, wat leidt tot onvoldoende dagelijkse elektriciteitsopwekking. Daarom moeten we dit categorisch bespreken. Wanneer er al een bestaande 20 kW-windturbine is en voldoende zonlicht beschikbaar is, verwachten we dat de windturbine en de 40 kW-zonnepanelen gedurende de 8-uurs werktijd overdag 170 kWh energie leveren. Het resterende energietekort van 130 kWh kan worden opgehaald uit batterijen of het elektriciteitsnet. Bij regen kunnen de 40 kW-zonnepanelen vrijwel geen energie leveren. De windturbine kan in 8 uur 40 kWh energie leveren, waardoor nog steeds 260 kWh energie moet worden opgehaald uit batterijen of het net. In een uitzonderlijke situatie met zowel regen als windstilte moet de volledige hoeveelheid van 300 kWh worden opgehaald uit batterijen of het net.

Aangezien de ontladingsdiepte van de hoogspanningsbatterij 95% bedraagt, moet de batterijcapaciteit ten minste 315 kWh zijn. De klant heeft al gepland om 2 sets lithiumbatterijen van 240 kWh te kopen, dus deze batterijcapaciteit is voldoende. Vervolgens moeten we berekenen hoe de 480 kWh-batterij volledig kan worden opgeladen onder zonlichtomstandigheden, en de kans om stroom uit het net te kopen zo veel mogelijk minimaliseren. Het vermogen dat de windturbine in 24 uur genereert, bedraagt ongeveer 150 kWh. Er blijft dus nog 330 kWh ruimte over. Als we de 300 kWh die in 8 uur worden verbruikt optellen, is minstens 120 kW zonnepanelen nodig; er zijn daarom ook nog eens 80 kW extra zonnepanelen vereist.

Het gemiddelde dagelijkse elektriciteitsverbruik van de klant bedraagt 8 uur en 300 kWh. Rekening houdend met factoren zoals inductieve belastingen, moet het vermogen van de omvormer groter zijn dan 60 kW.

Oplossing

Na bovenstaande analyse is ons initiële plan om een 140 kW-omvormer te gebruiken. wind-zon hybride systeem : 20 kW DK-windturbine, samen met 120 kW zonnepanelen, twee 240 kWh-batterijen en de omvormer S6-EH3P(75-125)K10-NV-YD-H van Solis. Deze omvormer heeft 10 MPPT-ingangspoorten en één ingangspoort kan een gelijkstroominput van 20 kW verwerken. Daarom kan onze windturbinecontroller ook direct op deze omvormer worden aangesloten.

De klant gaf zeer positief commentaar op deze oplossing voor het 140 kW wind-zon-hybridsysteem. Vanwege lokale regelgeving en beperkingen op de installatielocatie liet de klant ons echter weten dat zij ook een zuiver fotovoltaïsch systeem nodig hebben als alternatief.

In de volgende fase kunnen we berekeningen uitvoeren voor een zuiver zonnepanelsysteem.