Case-studie av en 140 kW hybridløsning for vind- og solkraft i Storbritannia

Kundebakgrunn og krav:

Kunden er fra Storbritannia og eier en møbelfabrikk. Fabrikken har et svært høyt strømforbruk på 300 kWh per dag. Kunden har allerede et 40 kW netttilkoblet solcellesystem, men det er tydelig at dette ikke dekker kundens strømbehov. Kundens nåværende plan er å installere vindturbiner, solcellepaneler og energilagringsbatterier for å skape et vind-sol-hybridsystem som kan oppnå selvprodusert og selvforbrukt strøm i de fleste tilfellene. Selv under lange regnfulle perioder kan systemet også bruke strøm fra nettet om natten (når strømprisene er lavere) og levere strøm fra batteriene om dagen.

Analyse

Først sjekket vi vindhastigheten hos kunden i en høyde på 15 meter. Kundens gjennomsnittlige vindhastighet er 6,5 m/s, noe som er svært egnet for vindturbiner. Dette betyr at vi ofte kan kjøre med full effekt. Derfor anbefaler vi et hybridvind-sol-system. De 20 kW DK-vindturbin forventes å generere mer enn 150 kWh per dag. Den nåværende 40 kW kraftgenereringsanlegget til kunden, som er konservativt estimert, genererer 35 000 kWh elektrisitet per år. Dermed er den daglige strømproduksjonen ca. 95 kWh. Hvorfor er den så lav? Det skyldes at det regner ca. 150 dager i året i Storbritannia, noe som fører til utilstrekkelig daglig strømproduksjon. Derfor må vi diskutere dette kategorisk. Når det finnes en eksisterende 20 kW vindturbin og tilstrekkelig sollys, forventes vindturbinen og de 40 kW solpanelene å levere 170 kWh energi under de åtte arbeidstimene på dagen. Den resterende energigapet på 130 kWh kan dekkes av batterier eller nettet. Hvis det regner, kan de 40 kW solpanelene i praksis ikke levere noen energi. Vindturbinen kan da levere 40 kWh energi over åtte timer, så det gjenstår fortsatt 260 kWh som må dekkes av batterier eller nettet. I spesielle situasjoner med både regn og ingen vind må hele de 300 kWh dekkes av batterier eller nettet.

Ettersom utladningsdybden til batteriet under høyt trykk er 95 %, må batterikapasiteten være minst 315 kWh. Kunden har allerede planlagt å kjøpe to sett med 240 kWh litiumbatterier, så denne batterikapasiteten er tilstrekkelig. Deretter må vi beregne hvordan vi kan lade fullt opp de 480 kWh batteriene under forutsetning av sollys, og samtidig minimere sannsynligheten for å kjøpe strøm fra nettet så mye som mulig. Energien som genereres av vindturbinen i løpet av 24 timer er ca. 150 kWh. Det betyr at det fremdeles er 330 kWh ledig kapasitet. Ved å legge til de 300 kWh som forbrukes over 8 timer, er minst 120 kW solceller nødvendig, så det kreves også ytterligere 80 kW solceller.

Kundens gjennomsnittlige daglige strømforbruk er 300 kWh i løpet av 8 timer. Med tanke på faktorer som induktive laster bør inverterens effekt være større enn 60 kW.

Løsning

Etter den ovenstående analysen er vårt innledende forslag å bruke en 140 kW vind-sol hybrid system 20 kW DK-vindturbin, sammen med 120 kW solpaneler, to batterier på 240 kWh og Solis' inverter S6-EH3P(75–125)K10-NV-YD-H. Denne inverteren har 10 MPPT-inngangsporter, og én inngangsport kan håndtere en likestrøminngang på 20 kW. Derfor kan også vår vindturbinstyringsenhet kobles direkte til denne inverteren.

Kunden godkjente løsningen for det 140 kW sterke vind-sol-hybridsystemet meget positivt. Imidlertid informerte kunden oss om at de også trenger en ren fotovoltaisk systemløsning som alternativ, på grunn av lokale regelverk og begrensninger knyttet til installasjonsstedet.

I neste fase kan vi utføre beregninger for et rent solpanelsystem.