Primer iz prakse: 140 kW hibridni veterosončni sistem v Združenem kraljestvu

Ozadje in zahteve stranke:

Stranka je iz Združenega kraljestva in lastnik podjetja za proizvodnjo pohištva. Električna poraba njegove tovarne je izjemno visoka – 300 kWh na dan. Trenutno stranka že ima mrežno povezan sistem sončnih modulov z močjo 40 kW, vendar je očitno, da ta sistem ne more zadostiti njenim potrebam po električni energiji. Strankina trenutna ideja je namestiti vetrne turbine, sončne module in akumulatorske baterije za energijo, s čimer bi ustvaril vetrno sončni hibridni sistem, ki bi omogočal samoprodukcijo in samopotrošnjo električne energije večino časa. Celo med dolgimi deževnimi obdobji bi bil sistem še vedno sposoben uporabljati električno energijo iz omrežja ponoči (ko je cenejša) ter razvajati shranjeno energijo podnevi.

Analiza

Najprej smo preverili hitrost vetra pri stranki na višini 15 metrov. Povprečna hitrost vetra pri stranki znaša 6,5 m/s, kar je izjemno primerno za vetrne turbine. To pomeni, da lahko pogosto delujemo pri polni moči. Zato priporočamo hibridni vetrno sončni sistem. 20 kW DK vetrna turbina se pričakuje, da bo ustvaril več kot 150 kWh na dan. Konzervativno ocenjeno, trenutni sistem za proizvodnjo elektrike s kapaciteto 40 kW pri stranki letno proizvede 35 000 kWh električne energije. Torej je dnevna proizvodnja električne energije približno 95 kWh. Zakaj je tako nizka? Ker v Združenem kraljestvu pada dež približno 150 dni na leto, kar povzroča nezadostno dnevno proizvodnjo električne energije. Zato moramo to obravnavati posebej. Če že obstaja 20 kW vetrna turbina in je dovolj sončne svetlobe, bosta med 8-urnim delovnim časom v dnevnem času vetrna turbina in 40 kW sončni paneli verjetno zagotovila 170 kWh energije. Preostali energetski deficit 130 kWh se lahko pokrije iz baterij ali omrežja. Če pada dež, 40 kW sončni paneli praktično ne morejo zagotoviti energije. Vetrna turbina pa lahko v 8 urah zagotovi 40 kWh energije, zato je še vedno potrebno 260 kWh energije pridobiti iz baterij ali omrežja. Če nastopi posebna situacija, ko pada dež in ni vetra, mora vseh 300 kWh energije prihajati iz baterij ali omrežja.

Ker je globina razprazitve visokonapetostne baterije 95 %, mora biti kapaciteta baterije vsaj 315 kWh. Stranka je že načrtovana za nakup dveh kompletov litijevih baterij z vsako kapaciteto 240 kWh, zato je ta kapaciteta baterije zadostna. Nato moramo izračunati, kako popolnoma napolniti baterijo s kapaciteto 480 kWh v pogojih prisotnosti sončne svetlobe in hkrati čim bolj zmanjšati verjetnost nakupa električne energije iz omrežja. Energija, ki jo proizvede vetrna turbina v 24 urah, znaša približno 150 kWh. Torej ostane še 330 kWh prostora. Če dodamo 300 kWh, ki se porabi v 8 urah, potrebujemo vsaj 120 kW sončnih panelov, kar pomeni, da je potrebno dodatno namestiti še 80 kW sončnih panelov.

Povprečna dnevna poraba električne energije stranke znaša 8 ur in 300 kWh. Ob upoštevanju dejavnikov, kot so induktivne obremenitve, mora biti moč inverterja večja od 60 kW.

Rešitev

Po zgornji analizi je naš začetni načrt uporaba 140 kW vetrosončni hibridni sistem : 20 kW vetrna turbina DK skupaj z 120 kW sončnimi paneli, dvema baterijama po 240 kWh in inverterjem Solis S6-EH3P(75–125)K10-NV-YD-H. Ta inverter ima 10 vhodnih MPPT-vrat, pri čemer lahko en vhod sprejme DC vhod do 20 kW. Zato se naš krmilnik vetrne turbine lahko neposredno priključi na ta inverter.

Stranka je rešitev za hibridni sistem vetra in sonca s skupno močjo 140 kW zelo pozitivno ocenila. Kljub temu nam je zaradi lokalnih predpisov in omejitev namestitvenega mesta stranka sporočila, da potrebuje kot alternativo tudi rešitev izključno fotovoltaičnega sistema.

V naslednji fazi lahko izvedemo izračune za izključno fotovoltaični sistem.