Studiu de caz privind soluția hibridă eoliană-solară de 140 kW din Regatul Unit

Contextul și cerințele clientului:

Clientul este din Regatul Unit și este proprietarul unei companii de mobilă. Fabrica sa are un consum extrem de mare de energie electrică, de 300 kWh pe zi. În prezent, clientul are deja un sistem de panouri solare conectat la rețea de 40 kW, dar este clar că acesta nu poate satisface cerința sa de energie electrică. Ideea actuală a clientului este de a instala turbine eoliene, panouri solare și baterii de stocare a energiei pentru a forma un sistem hibrid eolian-solar, care să permită generarea și consumul propriu în majoritatea timpului. Chiar și în timpul perioadelor îndelungate de ploaie, sistemul va putea utiliza energia electrică din rețea noaptea, când tarifele sunt mai mici, și va descărca energia stocată în timpul zilei.

Analiză

În primul rând, am verificat viteza vântului a clientului la o înălțime de 15 metri. Viteza medie a vântului a clientului este de 6,5 m/s, ceea ce este extrem de potrivit pentru turbinele eoliene. Acest lucru înseamnă că putem funcționa frecvent la putere maximă. Prin urmare, recomandăm utilizarea unui sistem hibrid eolian-fotovoltaic. Cele 20 kW Turbina eoliană DK se preconizează că va genera mai mult de 150 kWh pe zi. În mod conservator, sistemul actual de generare a energiei electricității de 40 kW al clientului generează 35 000 kWh de electricitate pe an. Astfel, generarea zilnică de electricitate este de aproximativ 95 kWh. De ce este atât de scăzută? Pentru că, în Regatul Unit, plouă de aproximativ 150 de zile pe an, ceea ce duce la o generare insuficientă de electricitate în fiecare zi. Prin urmare, trebuie să discutăm această situație pe categorii. Atunci când există deja o turbină eoliană de 20 kW și o cantitate suficientă de lumină solară, în timpul perioadei de lucru de 8 ore din timpul zilei, turbina eoliană și panourile solare de 40 kW vor furniza, se preconizează, 170 kWh de energie. Diferența rămasă de 130 kWh de energie poate fi obținută din baterii sau din rețeaua electrică. În cazul ploii, panourile solare de 40 kW nu pot furniza practic nicio energie. Turbina eoliană poate furniza 40 kWh de energie în 8 ore, deci încă 260 kWh de energie trebuie obținuți din baterii sau din rețeaua electrică. În cazul unei situații speciale în care plouă și nu suflă vânt, întreaga cantitate de 300 kWh de energie trebuie obținută din baterii sau din rețeaua electrică.

Având în vedere că adâncimea de descărcare a bateriei de înaltă tensiune este de 95 %, capacitatea bateriei trebuie să fie cel puțin 315 kWh. Clientul a planificat deja achiziționarea a două seturi de baterii litium de 240 kWh, deci această capacitate a bateriei este suficientă. Apoi trebuie să calculăm modul în care bateria de 480 kWh poate fi încărcată integral în condiții de lumină solară și să minimizăm probabilitatea cumpărării de energie electrică din rețea cât mai mult posibil. Energia produsă de turbina eoliană în 24 de ore este de aproximativ 150 kWh. Așadar, mai rămâne un spațiu de 330 kWh. Adăugând cele 300 kWh consumate în 8 ore, sunt necesari cel puțin 120 kW de panouri solare, deci este necesară și o instalare suplimentară de 80 kW de panouri solare.

Consumul mediu zilnic de energie electrică al clientului este de 8 ore și 300 kWh. Având în vedere factori precum sarcinile inductive, puterea invertorului trebuie să fie mai mare de 60 kW.

Soluție

După analiza de mai sus, planul nostru inițial este de a utiliza un invertor de 140 kW sistem hibrid eolian-solar : Turbină eoliană DK de 20 kW, împreună cu panouri solare de 120 kW, două baterii de 240 kWh și invertorul Solis S6-EH3P(75-125)K10-NV-YD-H. Acest invertor are 10 porți de intrare MPPT și un port de intrare poate gestiona o intrare CC de 20 kW. Prin urmare, controlerul turbinei eoliene poate fi, de asemenea, conectat direct la acest invertor.

Clientul a aprobat în mod excepțional această soluție pentru sistemul hibrid eolian-fotovoltaic de 140 kW. Totuși, din cauza reglementărilor locale și a limitărilor locului de instalare, clientul ne-a informat că are nevoie, de asemenea, de o soluție alternativă bazată exclusiv pe panouri fotovoltaice.

În etapa următoare, putem efectua calculele pentru un sistem exclusiv fotovoltaic.