Per als projectes fora de xarxa, la primera pregunta és gairebé sempre la mateixa: quanta potència necessita la meva central solar mòbil?
No hi ha una resposta única. La potència nominal necessària s'ha de calcular, no simplement seleccionar-la. Una hipòtesi incorrecta pot conduir a una reelaboració costosa: un sistema de mida inferior pot no suportar la càrrega, mentre que un sistema sobredimensionat vincula capital en una capacitat que potser no s'utilitzarà mai.
Aquesta guia desglossa el mètode de dimensionament, proporciona una taula de referència ràpida per a escenaris de funcionament habituals i explica per què els mòduls fotovoltaics, els inversors i l'emmagatzematge d'energia s'han de calcular per separat.
Comenceu calculant tres valors clau
Consum d'energia diari (kWh/dia)
Aquest és el punt de partida per a tots els càlculs de mida. El que importa és l'electricitat real consumida durant 24 hores, no la suma de les classificacions de la placa de l'equip o el nombre de dispositius multiplicat per la seva potència nominal.
Hi ha tres maneres d'estimar el consum in situ:
- Comproveu les lectures històriques del comptador. En general, aquest és el mètode més precís per a projectes amb una connexió a la xarxa existent o un generador dièsel.
- Calcula a partir d'una llista d'equips. Estima el consum d'energia de cada dispositiu multiplicant la seva potència nominal per les hores de funcionament diàries.
- Utilitzeu projectes comparables com a referència.
El tercer mètode s'utilitza habitualment per als camps de construcció o jaciments miners de nova creació. Les estimacions típiques del sector són: camp de construcció de 30 persones: 60–120 kWh/dia; Camp de construcció per a 100 persones: 250–400 kWh/dia.
Potència màxima i factor de demanda
La potència màxima determina la capacitat requerida de l'inversor, mentre que el consum diari d'energia determina la capacitat fotovoltaica requerida. Aquests són dos paràmetres diferents.
Els equips in situ normalment no funcionen a plena càrrega simultàniament. A les estimacions d'enginyeria s'utilitza habitualment un factor de demanda de 0,6 a 0,8. Suposant un factor de demanda d'1,0 pot resultar en un inversor sobredimensionat, deixant l'excés de capacitat sense utilitzar durant el cicle de vida del projecte.
Una consideració important són els equips amb motors d'alta potència, com ara bombes d'aigua, trituradores i equips d'elevació. El seu corrent d'arrencada s'ha de calcular per separat. El corrent d'arrencada instantani d'un motor d'inducció que utilitza l'arrencada directa en línia pot arribar a 5-7 vegades el seu corrent nominal. Si no es soluciona aquest problema, fins i tot un inversor de mida adequada pot disparar la seva protecció.
Consum d'energia nocturna com a percentatge de l'ús diari
Aquesta figura determina la configuració d'emmagatzematge d'energia. Per als campaments que estan en gran part desocupats durant el dia però que consumeixen electricitat significativa a la nit, el consum nocturn sovint pot superar el 50% de l'ús diari. Per a les estacions de bombeig que funcionen principalment durant el dia, la quota nocturna pot ser inferior al 20%.
Com més baixa sigui la quota nocturna, més emmagatzematge serveix com a funció complementària. Com més gran sigui la quota, més important serà l'emmagatzematge d'energia per al sistema global.
Referència ràpida d'energia per a escenaris operatius comuns
La taula següent resumeix els rangs típics per a sis escenaris operatius habituals. Aquestes xifres es basen en l'experiència del sector; Els requisits reals del projecte s'han de verificar amb la llista de càrrega.
| Escenari de funcionament | Consum d'energia diari (kWh) | Potència màxima (kW) | Consum nocturn | Capacitat fotovoltaica recomanada | Emmagatzematge d'energia recomanat |
| Camp de construcció per a 30 persones | 60–120 | 15–25 | 50%-60% | Sèrie de 20 kW | 40 kWh |
| Camp de construcció de 100 persones | 250–400 | 50-70 | 50%-60% | Sèrie 56-75 kW | 121 kWh |
| Dues bombes de drenatge de 22 kW (una en funcionament, una en espera) | 200–300 | 40-50 | Per sota del 20% | Sèrie de 56 kW | Opcional, segons sigui necessari |
| Llums del lloc de 12 × 400 W (10 hores a la nit) | 50 | 5 | 100% | Sèrie de 20 kW | 40 kWh |
| Estació base de telecomunicacions (funcionament 24/7) | 60-90 | 3–5 | 100% | Sèrie de 20 kW | 40 kWh |
| Màquines de soldadura, equips de tall i petites eines elèctriques | 80–150 | 20-40 | Al voltant del 30% | Sèrie de 56 kW | Opcional, segons sigui necessari |
Per utilitzar aquesta taula, primer identifiqueu l'escenari de funcionament i comproveu quin rang coincideix amb el consum d'energia diari. Si la potència màxima i el consum d'energia diari apunten a diferents mides del sistema, utilitzeu la potència nominal més alta com a punt de partida i, a continuació, comproveu si la capacitat fotovoltaica és suficient.
Per què els mòduls fotovoltaics, els inversors i l'emmagatzematge d'energia s'han de dimensionar per separat
Relació DC/AC: la capacitat fotovoltaica és normalment superior a la sortida nominal de l'inversor
La sortida del mòdul fotovoltaic es classifica en condicions de prova estàndard: una temperatura del mòdul de 25 °C, una irradiància de 1.000 W/m² i un coeficient de massa d'aire de AM1,5. Quan la temperatura de la fulla posterior del mòdul arriba als 65 °C al lloc, els mòduls de silici cristal·lí amb un coeficient de temperatura de -0,3%/°C poden experimentar una reducció de sortida d'aproximadament un 12%-14%.
Si la capacitat fotovoltaica i la sortida nominal de l'inversor coincideixen en una proporció 1:1, és possible que el sistema no assoleixi la sortida nominal de l'inversor durant la part més calorosa del dia, deixant una mica de capacitat de l'inversor infrautilitzada.
Una pràctica habitual de la indústria és dimensionar la capacitat fotovoltaica instal·lada entre 1,1 i 1,3 vegades la sortida nominal de l'inversor. Aquesta relació es coneix com a relació DC/AC. No és una qualificació inflada; ajuda a fer un millor ús de la irradiància solar disponible.
Com calcular la capacitat d'emmagatzematge d'energia
La capacitat d'emmagatzematge d'energia depèn del consum elèctric nocturn i de la profunditat de descàrrega permesa (DoD).
| Consum nocturn com a proporció de l'ús diari | Emmagatzematge necessari per a 100 kWh/dia de consum | Descripció |
| 20% | Aprox. 22-25 kWh | Cobreix només la il·luminació nocturna i les comunicacions, suposant una profunditat de descàrrega del 90%. |
| 40% | Aprox. 45-50 kWh | Cobreix les càrregues de producció auxiliars durant la tarda |
| 60% | Aprox. 67-75 kWh | Per a escenaris de funcionament les 24 hores del dia, amb capacitat addicional reservada per als dies ennuvolats o plujosos |
| 100% (estació base de telecomunicacions) | Aprox. 110-120 kWh | Cal tenir en compte el disseny durant 2-3 dies consecutius ennuvolats o plujosos |
El càlcul es pot expressar com:
Capacitat d'emmagatzematge d'energia = Consum d'energia diari × Quota de consum nocturn ÷ Profunditat de descàrrega × Factor de reserva de temps ennuvolat (1,0–1,3)
El factor de redundància es pot verificar amb dades meteorològiques locals utilitzant el mòdul del sistema fora de xarxa del JRC PVGIS.
Per a les bateries de fosfat de ferro de liti (LFP), un valor típic de disseny de profunditat de descàrrega és del 90%. No calculeu en el supòsit de 100% DoD, ja que això pot comprometre la vida del cicle.
Cicle de vida i programa de substitució
Les bateries de fosfat de ferro de liti poden aconseguir 5.000–8.000 cicles a una profunditat de descàrrega del 80%.. Suposant un cicle de càrrega-descàrrega per dia, això correspon a uns 13-21 anys. És més curta que la vida útil nominal de 25 anys que s'especifica habitualment per als mòduls fotovoltaics. Per tant, l'emmagatzematge d'energia pot requerir la substitució durant el cicle de vida del sistema i no s'ha de passar per alt en els càlculs d'inversió.
Relacionar el vostre projecte amb una de les sis sèries de productes
Les centrals solars mòbils de ZM-Besta estan disponibles en sis sèries de potència, que cobreixen de 20 kW a 200 kW, amb 24 models en total. Les especificacions clau es mostren a continuació.
| Sèrie | Capacitat fotovoltaica instal·lada | Tipus de mòdul fotovoltaic | Potència per mòdul | Petjada desplegada | Pes del producte (sense emmagatzematge d'energia) | Emmagatzematge d'energia estàndard |
| 20 kW | 15-20 kW | TOPCon tipus N | 690-720 W | 33–39 m × 4 m | 3,8–4,3 t | 40 kWh |
| 56 kW | 40-56 kW | TOPCon tipus N | 440-460 W | 63–85 m × 6 m | 12,5-15 t | 121 kWh |
| 75 kW | 56-77 kW | TOPCon tipus N | 440-460 W | 63–85 m × 6 m | 12-15 t | Opcional, segons sigui necessari |
| 150 kW | 109–152 kW | TOPCon tipus N | 510–530 W | 70–96 m × 12 m | 33-36 t | 261 kWh |
| 175 kW | 133–175 kW | TOPCon tipus N | 510–530 W | 70–96 m × 12 m | 31–34,5 t | Opcional, segons sigui necessari |
| 200 kW | 148–204 kW | TOPCon tipus N | 580-600 W | 85–110 m × 12 m | 31-34 t | Opcional, segons sigui necessari |
Especificacions comunes a tota la gamma de productes:
- Angle d'instal·lació: 25°
- Angle inclòs marc: 130°
- Revestiment galvanitzat en calent al marc: ≥55 μm
- Recobriment de zinc-alumini-magnesi a les guies: ≥275 g/m²
- Temps de desplegament: ≤30 minuts
- Resistència al vent després del desplegament: grau 9
- Resistència a l'esprai de sal: ≤C5
- Temperatura de funcionament: -20 °C a +50 °C
- Grau de protecció en la configuració estibada: IP55
- Sortida d'inversor híbrid: 380 V/400 V, trifàsic, quatre fils
- Freqüència: 50/60 Hz
Quatre errors de mida comuns que cal evitar
Simplement sumant les qualificacions de la placa d'identificació de l'equip
Afegir la potència nominal de cada element de la llista d'equips normalment produeix una estimació que és entre un 30% i un 50% massa alta. No tots els equips funcionen simultàniament i la diferència es pot traduir directament en costos innecessaris del sistema.
Ignorant les pèrdues de sortida relacionades amb la temperatura
A les zones mineres del desert amb temperatures ambientals de 45 °C, les temperatures de la fulla posterior dels mòduls fotovoltaics poden superar els 70 °C, reduint la producció gairebé un 15%. La mida d'un sistema basat en la classificació estàndard a 25 °C pot donar lloc a una producció real inferior a l'esperada.
Dimensió de l'emmagatzematge d'energia per a la càrrega màxima
L'emmagatzematge d'energia representa una proporció substancial del cost total del sistema. Dimensionar l'emmagatzematge en funció de la potència màxima significa pagar la capacitat d'emmagatzematge d'un dia sencer per cobrir un pic que es pot produir durant només dues hores. L'enfocament correcte és la mida de l'emmagatzematge en funció del consum d'energia nocturna.
Sense vistes als requisits de transport i d'elevació
Els equips amb una empremta desplegada de 110 m × 12 m i un pes de 34 t requereixen comprovacions anticipades de les carreteres d'accés al lloc, el radi de gir i la capacitat d'elevació de la grua. Les carreteres temporals dels jaciments miners solen estar dissenyades per a vehicles lleugers. Si s'obliden els requisits d'accés i descàrrega de vehicles pesants, l'equip pot arribar al lloc però ser impossible de descarregar.
Preguntes freqüents
P1: Quanta electricitat pot generar una central solar mòbil de 20 kW al dia?
La generació depèn de les condicions solars locals. Suposant 4,5 hores de sol punta i una eficiència del sistema de 0,75–0,8, cada 1 kW de capacitat fotovoltaica instal·lada genera aproximadament 3,4–3,6 kWh per dia. Per tant, un sistema de 20 kW generaria aproximadament 68-72 kWh/dia. A les zones amb 5,5 hores de sol punta, la generació diària pot arribar als 85 kWh. La PVOUT local real es pot consultar per coordenades a la Atles solar global.
P2: El sistema pot alimentar directament les càrregues motoritzades?
Sí, però s'ha de calcular el corrent d'arrencada. Un motor d'inducció de 22 kW que fa servir l'arrencada en línia directa pot consumir un corrent instantani de 110 a 150 A. L'inversor ha de tenir una capacitat de sobrecàrrega suficient per fer front a aquesta demanda. Per als motors d'alta potència, es recomana un arrencador suau o un variador de freqüència (VFD) per reduir el corrent d'arrencada i la sobretensió elèctrica associada.
P3: El sistema pot funcionar sense emmagatzematge d'energia?
Sí. Per a aplicacions que consumeixen principalment electricitat durant el dia, com ara estacions de bombeig i operacions de trituració, el sistema pot funcionar sense emmagatzematge d'energia, amb l'inversor subministrant energia en resposta a la càrrega. Tanmateix, les aplicacions que requereixen energia de reserva a la nit o durant el temps ennuvolat necessiten emmagatzematge d'energia.
P4: Es pot ampliar el sistema?
El disseny modular admet l'ampliació de capacitat afegint i connectant unitats addicionals en paral·lel. Abans de l'expansió, comproveu el nombre màxim permès d'unitats paral·leles de l'inversor i la capacitat del punt de connexió. Afegir només capacitat fotovoltaica sense actualitzar el sistema de distribució elèctrica pot no ser suficient.
P5: Quant de temps pot funcionar l'equip en un entorn carregat de sal?
La gamma de productes s'especifica amb una qualificació de resistència a l'esprai de sal de ≤C5 i un recobriment de marc galvanitzat en calent de ≥55 μm. Segons les classificacions de corrosió ISO 12944, C5-M es refereix a entorns marins altament corrosius, incloses determinades ubicacions costaneres a 500 m del mar. Amb aquest nivell de protecció i inspeccions periòdiques, el sistema pot suportar un període de servei de més de 15 anys. La vida útil real encara depèn de les condicions de corrosió específiques del lloc i de la freqüència de manteniment.
Contacte: info@xzbesta.com
