Fallstudie av en 140 kW vind-solhybridlösning i Storbritannien

Kundens bakgrund och krav:

Kunden är från Storbritannien och äger ett möbelföretag. Hans fabrik har en extremt hög elförbrukning – 300 kWh per dag. För närvarande har kunden redan ett 40 kW stiftade solpanelsystem, men det är uppenbart att detta inte kan tillfredsställa kundens elbehov. Kundens nuvarande idé är att installera vindturbiner, solpaneler och energilagringsbatterier för att skapa ett vind-sol-hybridsystem som kan uppnå självförsörjning under större delen av tiden. Även under långa regniga perioder kan systemet använda nätström på natten (när elen är billigare) och leverera ström under dagen.

Analys

Först kontrollerade vi vindhastigheten hos kunden på en höjd av 15 meter. Kundens genomsnittliga vindhastighet är 6,5 m/s, vilket är extremt lämpligt för vindturbiner. Detta innebär att vi ofta kan driva turbinen vid full effekt. Därför rekommenderar vi ett hybridsystem för vind och sol. Den 20 kW DK-vindturbin förväntas generera mer än 150 kWh per dag. En konservativ uppskattning visar att kundens nuvarande 40 kW kraftgenereringssystem genererar 35 000 kWh el per år. Den dagliga elproduktionen är alltså cirka 95 kWh. Varför är den så låg? Det beror på att det regnar i Storbritannien ungefär 150 dagar per år, vilket leder till otillräcklig daglig elproduktion. Därför måste vi diskutera detta kategoriskt. När det finns en befintlig 20 kW vindturbin och tillräckligt med solsken kan vindturbinen och de 40 kW solpanelerna under arbetsperiodens 8 timmar förväntas leverera 170 kWh energi. Det återstående energigapet på 130 kWh kan täckas av batterier eller nätet. Om det regnar kan de 40 kW solpanelerna i princip inte leverera någon energi. Vindturbinen kan däremot leverera 40 kWh energi under 8 timmar, så ytterligare 260 kWh energi måste hämtas från batterier eller nätet. Om det dessutom är en särskild situation med både regn och ingen vind måste hela de 300 kWh energin hämtas från batterier eller nätet.

Eftersom urladdningsdjupet för den högtrycksladdade batteriet är 95 % måste batterikapaciteten vara minst 315 kWh. Kunden har redan planerat att köpa 2 set med 240 kWh litiumbatterier, så denna batterikapacitet är tillräcklig. Därefter måste vi beräkna hur vi fulladdar det 480 kWh stora batteriet under förutsättning att det finns solsken och samtidigt minimera sannolikheten att köpa el från nätet så mycket som möjligt. Effekten som vindkraftverket genererar under 24 timmar är ungefär 150 kWh. Det innebär att det fortfarande finns 330 kWh kvar. Om vi adderar de 300 kWh som förbrukas under 8 timmar krävs minst 120 kW solpaneler, vilket innebär att ytterligare 80 kW solpaneler också behövs.

Kundens genomsnittliga dagliga elförbrukning är 8 timmar och 300 kWh. Med hänsyn till faktorer såsom induktiva laster bör inverterns effekt vara större än 60 kW.

Lösning

Efter ovanstående analys är vår initiala plan att använda en 140 kW vindsolcellshybrid system : 20 kW DK-vindturbin tillsammans med 120 kW solpaneler, två batterier på 240 kWh och Solis växelriktare S6-EH3P(75-125)K10-NV-YD-H. Denna växelriktare har 10 MPPT-ingångsportar, och en ingångsport kan hantera en likströmsingång på 20 kW. Därför kan vår vindturbinregulator också anslutas direkt till denna växelriktare.

Kunden godkände lösningen för det 140 kW stora vind-sol-hybridsystemet mycket positivt. På grund av lokala regler och begränsningar i installationsplatsen informerade kunden oss dock om att de även behöver en ren fotovoltaisk systemlösning som alternativ.

I nästa fas kan vi göra beräkningar för ett rent solpanelsystem.