Prípadová štúdia riešenia hybridného veterného a solárneho systému s výkonom 140 kW v Spojenom kráľovstve

Zákazníkove pozadie a požiadavky:

Zákazník je zo Spojeného kráľovstva a je vlastníkom nábytkovej spoločnosti. Jeho továreň má extrémne veľkú spotrebu elektrickej energie – 300 kWh denne. V súčasnosti už zákazník má pripojený do siete 40 kW solárny panelový systém, avšak je zrejmé, že tento systém nedokáže pokryť jeho celkovú potrebu elektrickej energie. Zákazníkovo aktuálne riešenie je inštalácia veterných turbín, solárnych panelov a batérií na ukladanie energie, čím vytvorí veterno-solárny hybridný systém, ktorý umožní väčšinou samostatnú výrobu a spotrebu elektrickej energie. Dokonca aj počas dlhých daždivých období môže využívať lacnejšiu elektrickú energiu zo siete v noci a vypúšťať uloženú energiu počas dňa.

Analýza

Najprv sme skontrolovali rýchlosť vetra u zákazníka vo výške 15 metrov. Priemerná rýchlosť vetra u zákazníka je 6,5 m/s, čo je veľmi vhodné pre veterné turbíny. To znamená, že môžeme často prevádzkovať systém pri plnom výkone. Preto odporúčame použiť hybridný veterno-solárny systém. 20 kW DK veterná turbína sa očakáva, že bude generovať viac ako 150 kWh denne. Konzervatívne odhadnuté aktuálne 40 kW systém výroby energie zákazníka vyrobí 35 000 kWh elektrickej energie ročne. Denná výroba elektrickej energie je teda približne 95 kWh. Prečo je to tak nízke? Je to preto, lebo v Spojenom kráľovstve ide ročne približne 150 dní dážď, čo má za následok nedostatočnú dennú výrobu elektrickej energie. Preto sa o tom musíme rozprávať kategoricky. Ak už existuje 20 kW veterný generátor a je dostatok slnečného svetla, počas 8-hodinovej pracovnej doby počas dňa by mal veterný generátor a 40 kW solárne panely poskytnúť 170 kWh energie. Zvyšný energetický deficit 130 kWh možno získať z batérií alebo zo siete. Ak ide dážď, 40 kW solárne panely v podstate nemôžu poskytovať energiu. Veterný generátor môže počas 8 hodín poskytnúť 40 kWh energie, takže stále je potrebné získať ďalších 260 kWh energie z batérií alebo zo siete. Ak nastane mimoriadna situácia, keď ide súčasne dážď aj nie je vietor, celých 300 kWh energie sa musí získať z batérií alebo zo siete.

Keďže hĺbka vybíjania batérie vysokého napätia je 95 %, kapacita batérie musí byť najmenej 315 kWh. Zákazník už plánuje zakúpiť 2 sady litiových batérií s kapacitou 240 kWh, takže táto kapacita batérie je dostatočná. Potom potrebujeme vypočítať, ako úplne nabiť batériu s kapacitou 480 kWh za predpokladu prítomnosti slnečného svetla a minimalizovať pravdepodobnosť nákupu elektriny zo siete na minimum. Výkon vyrobený veternou turbínou za 24 hodín je približne 150 kWh. Takže zostáva ešte 330 kWh priestoru. Pri pripočítaní 300 kWh spotrebovaných za 8 hodín je potrebných aspoň 120 kW slnečných panelov, čo znamená, že je potrebné doplniť aj ďalších 80 kW slnečných panelov.

Priemerná denná spotreba elektriny zákazníka je 8 hodín a 300 kWh. S ohľadom na faktory, ako sú induktívne zaťaženia, výkon meniča by mal byť vyšší ako 60 kW.

Riešenie

Po vyššie uvedenej analýze je náš počiatočný plán použiť 140 kW viacne prístrojový systém 20 kW veterná turbína DK spolu so 120 kW slnečnými panelmi, dvoma batériami s kapacitou 240 kWh a striedačom Solis S6-EH3P(75–125)K10-NV-YD-H. Táto striedačka má 10 vstupných portov MPPT a jeden vstupný port dokáže zvládnuť 20 kW DC vstup. Preto môže byť riadiaca jednotka našej vetrenej turbíny priamo pripojená k tejto striedačke.

Zákazník tento návrh pre hybridný veterno-fotovoltický systém s výkonom 140 kW veľmi pozitívne zhodnotil. Avšak vzhľadom na miestne predpisy a obmedzenia inštalačného miesta nás zákazník informoval, že potrebuje aj alternatívne riešenie čisto fotovoltického systému.

V nasledujúcej fáze môžeme vykonať výpočty pre čisto fotovoltický systém.