Estudo de Caso de uma Solução Híbrida Eólica-Solar de 140 kW no Reino Unido

Antecedentes do Cliente e Requisitos:

O cliente é do Reino Unido e é proprietário de uma empresa de móveis. A fábrica dele tem um consumo extremamente elevado de eletricidade, consumindo 300 kWh por dia. Atualmente, o cliente já possui um sistema fotovoltaico conectado à rede de 40 kW, mas é evidente que isso não atende à sua demanda elétrica. A ideia atual do cliente é instalar turbinas eólicas, painéis solares e baterias de armazenamento de energia para formar um sistema híbrido eólico-solar, o que permitirá a geração e o consumo próprios na maior parte do tempo. Mesmo durante longas estações chuvosas, também será possível utilizar a eletricidade da rede à noite, quando é mais barata, e descarregar a eletricidade armazenada durante o dia.

Análise

Primeiro, verificamos a velocidade do vento do cliente a uma altura de 15 metros. A velocidade média do vento do cliente é de 6,5 m/s, o que é extremamente adequado para turbinas eólicas. Isso significa que podemos operar frequentemente na potência total. Portanto, recomendamos utilizar um sistema híbrido eólico-solar. Os 20 kW Turbina eólica DK é esperado que gere mais de 150 kWh por dia. Estimado de forma conservadora, o atual sistema de geração de energia de 40 kW do cliente gera 35.000 kWh de eletricidade por ano. Assim, a geração diária de eletricidade é de aproximadamente 95 kWh. Por que é tão baixa? Isso ocorre porque, no Reino Unido, chove cerca de 150 dias por ano, o que resulta em uma geração diária insuficiente de eletricidade. Portanto, precisamos discuti-lo de forma categorizada. Quando há uma turbina eólica existente de 20 kW e incidência solar suficiente, durante o período de trabalho diário de 8 horas, espera-se que a turbina eólica e os painéis solares de 40 kW forneçam 170 kWh de energia. A lacuna restante de 130 kWh de energia pode ser obtida de baterias ou da rede elétrica. Se chover, os painéis solares de 40 kW praticamente não fornecerão energia. A turbina eólica poderá fornecer 40 kWh de energia em 8 horas, portanto, ainda será necessário obter 260 kWh de energia de baterias ou da rede elétrica. Se houver uma situação especial de chuva e ausência de vento, então os 300 kWh de energia serão totalmente obtidos de baterias ou da rede elétrica.

Considerando que a profundidade de descarga da bateria de alta tensão é de 95%, a capacidade da bateria deve ser de, no mínimo, 315 kWh. O cliente já planejou adquirir 2 conjuntos de baterias de lítio de 240 kWh, portanto essa capacidade de bateria é suficiente. Em seguida, precisamos calcular como carregar totalmente a bateria de 480 kWh nas condições de incidência de luz solar e minimizar ao máximo a probabilidade de compra de eletricidade da rede. A energia gerada pela turbina eólica em 24 horas é de aproximadamente 150 kWh. Assim, ainda há uma margem de 330 kWh. Adicionando os 300 kWh consumidos em 8 horas, são necessários, no mínimo, 120 kW de painéis solares; portanto, também é necessário instalar mais 80 kW de painéis solares.

O consumo médio diário de eletricidade do cliente é de 8 horas e 300 kWh. Considerando fatores como cargas indutivas, a potência do inversor deve ser superior a 60 kW.

Solução

Após a análise acima, nosso plano inicial é utilizar um inversor de 140 kW sistema híbrido de vento e solar turbina eólica DK de 20 kW, juntamente com painéis solares de 120 kW, duas baterias de 240 kWh e o inversor Solis S6-EH3P(75-125)K10-NV-YD-H. Este inversor possui 10 entradas MPPT, e uma única entrada pode suportar uma potência CC de até 20 kW. Portanto, o controlador da turbina eólica também pode ser conectado diretamente a este inversor.

O cliente aprovou amplamente esta solução para o sistema híbrido eólico-fotovoltaico de 140 kW. No entanto, devido às regulamentações locais e às limitações do local de instalação, o cliente informou-nos que também necessita de uma solução alternativa exclusivamente fotovoltaica.

Na próxima fase, podemos realizar os cálculos para um sistema exclusivamente baseado em painéis solares.