Off-grid-projekteissa ensimmäinen kysymys on lähes aina sama: Kuinka paljon virtaa mobiili aurinkovoimalani tarvitsee?
Ei ole olemassa yksiselitteistä vastausta. Tarvittava teho on laskettava, ei vain valittava. Yksi virheellinen olettamus voi johtaa kalliisiin korjauksiin: alimitoitettu järjestelmä ei ehkä kestä kuormaa, kun taas ylimitoitettu järjestelmä sitoo pääomaa kapasiteettiin, jota ei ehkä koskaan käytetä.
Tämä opas erittelee mitoitusmenetelmän, tarjoaa pikaviitetaulukon yleisistä käyttöskenaarioista ja selittää, miksi aurinkosähkömoduulit, invertterit ja energiavarasto on laskettava erikseen.
Aloita laskemalla kolme avainarvoa
Päivittäinen energiankulutus (kWh/päivä)
Tämä on lähtökohta kaikille mitoituslaskelmille. Tärkeää on 24 tunnin aikana tosiasiallisesti kulutettu sähkö – ei laitteiden tyyppikilven nimellisarvojen summa tai laitteiden lukumäärä kerrottuna niiden nimellisteholla.
On kolme tapaa arvioida kulutusta paikan päällä:
- Tarkista historialliset mittarilukemat. Tämä on yleensä tarkin menetelmä projekteille, joissa on olemassa verkkoliitäntä tai dieselgeneraattori.
- Laske laiteluettelosta. Arvioi kunkin laitteen energiankulutus kertomalla sen nimellisteho päivittäisellä käyttötunnilla.
- Käytä vertailukelpoisia projekteja referenssinä.
Kolmatta menetelmää käytetään yleisesti vasta perustetuissa rakennusleireissä tai kaivostyömaissa. Tyypilliset alan arviot ovat: 30 hengen rakennusleiri: 60–120 kWh/päivä; 100 hengen rakennusleiri: 250–400 kWh/vrk.
Huipputeho ja kysyntätekijä
Huipputeho määrittää tarvittavan invertterikapasiteetin, kun taas päivittäinen energiankulutus määrittää tarvittavan PV-kapasiteetin. Nämä ovat kaksi eri parametria.
Paikan päällä olevat laitteet eivät normaalisti toimi täydellä kuormalla samanaikaisesti. Teknisissä arvioissa käytetään yleisesti kysyntätekijää 0,6–0,8. Jos oletetaan, että kysyntäkerroin on 1,0, seurauksena voi olla ylimitoitettu invertteri, jolloin ylimääräinen kapasiteetti jää käyttämättä koko projektin elinkaaren ajan.
Yksi tärkeä näkökohta on suuritehoisilla moottoreilla varustetut laitteet, kuten vesipumput, murskaimet ja nostolaitteet. Niiden käynnistysvirta on laskettava erikseen. Suorakäynnistystä käyttävän oikosulkumoottorin hetkellinen käynnistysvirta voi olla 5–7 kertaa nimellisvirtaan nähden. Jos tähän ongelmaan ei puututa, jopa muuten sopivan kokoinen invertteri voi laueta suojansa.
Yöenergiankulutus prosentteina päivittäisestä käytöstä
Tämä luku määrittää energian varastointikokoonpanon. Leireillä, jotka ovat pääosin tyhjiä päiväsaikaan, mutta kuluttavat merkittävästi sähköä yöllä, yökäyttö voi usein ylittää 50 % päivittäisestä käytöstä. Pumppausasemilla, jotka toimivat pääasiassa valoisaan aikaan, yöaikainen osuus voi olla alle 20 %.
Mitä pienempi yökäyttöosuus, sitä enemmän tallennustilaa toimii lisätoimintona. Mitä suurempi osuus, sitä kriittisemmäksi energian varastoinnista tulee koko järjestelmälle.
Pikaopas yleisille käyttöskenaarioille
Seuraavassa taulukossa on yhteenveto kuuden yleisen käyttöskenaarion tyypillisistä alueista. Nämä luvut perustuvat alan kokemuksiin; todelliset hankkeen vaatimukset on verrattava kuormaluetteloon.
| Toimintaskenaario | Päivittäinen energiankulutus (kWh) | Huipputeho (kW) | Yökulutus | Suositeltu PV-kapasiteetti | Suositeltu energian varastointi |
| 30 hengen rakennusleiri | 60–120 | 15-25 | 50–60 % | 20 kW sarja | 40 kWh |
| 100 hengen rakennusleiri | 250-400 | 50-70 | 50–60 % | 56-75 kW sarja | 121 kWh |
| Kaksi 22 kW tyhjennyspumppua (yksi käytössä, yksi valmiustilassa) | 200-300 | 40-50 | alle 20 % | 56 kW sarja | Valinnainen tarpeen mukaan |
| 12 × 400 W työmaavalot (10 tuntia yöllä) | 50 | 5 | 100 % | 20 kW sarja | 40 kWh |
| Tietoliikenteen tukiasema (24/7-käyttö) | 60–90 | 3–5 | 100 % | 20 kW sarja | 40 kWh |
| Hitsauskoneet, leikkauslaitteet ja pienet sähkötyökalut | 80-150 | 20-40 | noin 30 % | 56 kW sarja | Valinnainen tarpeen mukaan |
Käytä tätä taulukkoa tunnistamalla ensin käyttöskenaario ja tarkistamalla, mikä alue vastaa päivittäistä energiankulutusta. Jos huipputeho ja päivittäinen energiankulutus viittaavat eri järjestelmän kokoihin, käytä korkeampaa teholuokitusta lähtökohtana ja tarkista sitten, onko aurinkosähkökapasiteetti riittävä.
Miksi PV-moduulit, invertterit ja energian varastointi on mitoitettava erikseen
DC/AC-suhde: PV-kapasiteetti on tyypillisesti suurempi kuin invertterin nimellisteho
PV-moduulin teho on mitoitettu standarditestiolosuhteissa: moduulin lämpötila on 25 °C, säteilyteho 1 000 W/m² ja ilmamassakerroin AM1,5. Kun moduulin taustalevyn lämpötila saavuttaa 65 °C paikan päällä, kiteiset piimoduulit, joiden lämpötilakerroin on -0,3 %/°C, voivat vähentää tehoa noin 12–14 %.
Jos aurinkosähkökapasiteetti ja invertterin nimellisteho sovitetaan 1:1-suhteeseen, järjestelmä ei välttämättä saavuta taajuusmuuttajan nimellistehoa päivän kuumimpana aikana, jolloin osa invertterin kapasiteetista jää käyttämättä.
Alalla yleinen käytäntö on mitoittaa asennettu aurinkosähkökapasiteetti 1,1–1,3 kertaa invertterin nimellistehoon verrattuna. Tämä suhde tunnetaan DC/AC-suhteena. Se ei ole liioiteltu luokitus; se auttaa hyödyntämään käytettävissä olevaa auringon säteilyä paremmin.
Kuinka laskea energian varastointikapasiteetti
Energian varastointikapasiteetti riippuu yön sähkönkulutuksesta ja sallitusta purkaussyvyydestä (DoD).
| Yökulutus osuus päivittäisestä käytöstä | Tarvittava varastointi 100 kWh/päivä kulutusta varten | Kuvaus |
| 20 % | Noin 22-25 kWh | Kattaa vain iltavalaistuksen ja viestinnän olettaen, että purkaussyvyys on 90 % |
| 40 % | Noin 45-50 kWh | Kattaa aputuotantokuormat illan aikana |
| 60 % | Noin 67-75 kWh | Ympärivuorokautisiin käyttöskenaarioihin, lisäkapasiteettia varattuna pilvisiin tai sateisiin päiviin |
| 100 % (televiestinnän tukiasema) | Noin 110-120 kWh | Vaatii suunnittelun harkinnan 2–3 peräkkäisenä pilvisenä tai sateisena päivänä |
Lasku voidaan ilmaista seuraavasti:
Energian varastointikapasiteetti = Päivittäinen energiankulutus × Yökulutuksen osuus ÷ Purkaussyvyys × Pilvisen sään varakerroin (1,0–1,3)
Redundanssikerroin voidaan verrata paikallisiin säätietoihin käyttämällä JRC PVGIS off-grid -järjestelmämoduuli.
Litiumrautafosfaattiakkujen (LFP) tyypillinen purkaussyvyyden suunnitteluarvo on 90 %. Älä laske 100 %:n DoD-oletuksella, koska tämä voi vaarantaa syklin käyttöiän.
Kierrätysaika ja vaihtoaikataulu
Litium-rautafosfaattiakut voidaan saavuttaa 5 000–8 000 sykliä 80 % purkaussyvyydellä. Jos oletetaan yksi lataus-purkausjakso päivässä, tämä vastaa noin 13–21 vuotta. Tämä on lyhyempi kuin PV-moduuleille yleisesti määritelty nimellinen 25 vuoden käyttöikä. Energian varastointi saattaa siksi vaatia vaihtamista järjestelmän elinkaaren aikana, eikä sitä pidä jättää huomiotta investointilaskelmissa.
Yhdistä projektisi johonkin kuudesta tuotesarjasta
ZM-Bestan liikuteltavia aurinkovoimaloita on saatavilla kuudessa tehosarjassa, jotka kattavat 20 kW - 200 kW, yhteensä 24 mallia. Tärkeimmät tekniset tiedot on lueteltu alla.
| sarja | Asennettu PV-kapasiteetti | PV-moduulin tyyppi | Teho per moduuli | Käyttöön otettu jalanjälki | Tuotteen paino (ilman energian varastointia) | Normaali energian varastointi |
| 20 kW | 15-20 kW | N-tyypin TOPCon | 690–720 W | 33–39 m × 4 m | 3,8-4,3 t | 40 kWh |
| 56 kW | 40-56 kW | N-tyypin TOPCon | 440-460 W | 63–85 m × 6 m | 12,5-15 t | 121 kWh |
| 75 kW | 56-77 kW | N-tyypin TOPCon | 440-460 W | 63–85 m × 6 m | 12-15 t | Valinnainen tarpeen mukaan |
| 150 kW | 109-152 kW | N-tyypin TOPCon | 510–530 W | 70–96 m × 12 m | 33-36 t | 261 kWh |
| 175 kW | 133-175 kW | N-tyypin TOPCon | 510–530 W | 70–96 m × 12 m | 31-34,5 t | Valinnainen tarpeen mukaan |
| 200 kW | 148-204 kW | N-tyypin TOPCon | 580-600 W | 85–110 m × 12 m | 31-34 t | Valinnainen tarpeen mukaan |
Yleiset tekniset tiedot koko tuotevalikoimassa:
- Asennuskulma: 25°
- Mukana rungon kulma: 130°
- Kuumasinkitty pinnoite rungossa: ≥55 μm
- Sinkki-alumiini-magnesiumpinnoite ohjauskiskoissa: ≥275 g/m²
- Käyttöönottoaika: ≤30 minuuttia
- Tuulenkestävyys käyttöönoton jälkeen: luokka 9
- Suolasumun kestävyys: ≤C5
- Käyttölämpötila: -20°C - +50°C
- Suojausluokka säilytettynä: IP55
- Hybridi invertterin lähtö: 380 V/400 V, kolmivaiheinen, nelijohdin
- Taajuus: 50/60 Hz
Neljä yleistä vältettävää kokovirhettä
Laitteen nimikilven arvioiden lisääminen
Kun jokaisen laiteluettelon kohteen nimellisteho lisätään, arvio on tyypillisesti 30–50 % liian korkea. Kaikki laitteet eivät toimi samanaikaisesti, ja ero voi johtaa suoraan tarpeettomiin järjestelmäkustannuksiin.
Lämpötilaan liittyvien lähtöhäviöiden huomioiminen
Aavikkokaivosalueilla, joiden ympäristön lämpötila on 45 °C, PV-moduulin taustalevyn lämpötilat voivat ylittää 70 °C, mikä vähentää tuotantoa lähes 15 %. Järjestelmän mitoitus vakioarvoon 25 °C:ssa voi johtaa odotettua pienempään todelliseen tehoon.
Energiavaraston mitoitus huippukuormitusta varten
Energian varastointi muodostaa huomattavan osan järjestelmän kokonaiskustannuksista. Varastoinnin mitoitus huipputehon mukaan tarkoittaa koko päivän tallennuskapasiteetin maksamista kattamaan huipun, joka voi kestää vain kaksi tuntia. Oikea lähestymistapa on mitoittaa varastointi yön energiankulutuksen mukaan.
Kuljetus- ja nostovaatimukset näköalalla
Laitteet, joiden käyttöpinta-ala on 110 m × 12 m ja paino 34 t, edellyttävät työmaan kulkuteiden, kääntösäteen ja nosturin nostokyvyn ennakkotarkastuksia. Kaivostyömaiden tilapäiset tiet on usein suunniteltu kevyille ajoneuvoille. Jos raskaiden ajoneuvojen pääsy- ja purkuvaatimukset jätetään huomiotta, laitteet voivat saapua paikalle, mutta niiden purkaminen on mahdotonta.
Usein kysytyt kysymykset
Q1: Kuinka paljon sähköä 20 kW:n mobiili aurinkovoimala voi tuottaa päivässä?
Tuotanto riippuu paikallisista aurinkoolosuhteista. Olettaen, että aurinkohuippu on 4,5 tuntia ja järjestelmän hyötysuhde 0,75–0,8, jokainen 1 kW asennettua aurinkosähkökapasiteettia tuottaa noin 3,4–3,6 kWh päivässä. 20 kW:n järjestelmä tuottaisi siis noin 68–72 kWh/vrk. Alueilla, joissa aurinkohuipputuntia on 5,5, päivittäinen tuotanto voi olla noin 85 kWh. Todellinen paikallinen PVOUT voidaan tiedustella koordinaatilla Maailmanlaajuinen aurinkoatlas.
Q2: Voiko järjestelmä syöttää suoraan moottorikäyttöisiä kuormia?
Kyllä, mutta käynnistysvirta on laskettava. Suorakäynnistystä käyttävä 22 kW:n oikosulkumoottori voi ottaa hetkellistä 110–150 A:n virtaa. Taajuusmuuttajalla on oltava riittävä ylikuormituskyky vastatakseen tähän tarpeeseen. Suuritehoisille moottoreille suositellaan pehmeäkäynnistintä tai taajuusmuuttajaa (VFD) käynnistysvirran ja siihen liittyvän sähköpiikin vähentämiseksi.
Q3: Voiko järjestelmä toimia ilman energian varastointia?
Kyllä. Sovelluksissa, jotka kuluttavat pääasiassa sähköä päivän aikana, kuten pumppuasemat ja murskaustoiminnot, järjestelmä voi toimia ilman energian varastointia, jolloin invertteri syöttää tehoa vasteena kuormitukseen. Sovellukset, jotka vaativat varavirtaa yöllä tai pilvisellä säällä, tarvitsevat kuitenkin energian varastointia.
Q4: Voidaanko järjestelmää laajentaa?
Modulaarinen rakenne tukee kapasiteetin laajentamista lisäämällä ja kytkemällä rinnakkain lisälaitteita. Tarkista ennen laajennusta invertterin suurin sallittu rinnakkaisten yksiköiden määrä ja liitäntäpisteen kapasiteetti. Pelkästään aurinkosähkökapasiteetin lisääminen ilman sähkönjakelujärjestelmän päivitystä ei välttämättä riitä.
Q5: Kuinka kauan laite voi toimia suolapitoisessa ympäristössä?
Tuotevalikoiman suolan kestävyysluokitus on ≤C5 ja kuumasinkitty runkopinnoite ≥55 μm. ISO 12944 -korroosioluokituksen mukaan C5-M tarkoittaa erittäin syövyttäviä meriympäristöjä, mukaan lukien tietyt rannikkopaikat 500 metrin säteellä merestä. Tällä suojaustasolla ja säännöllisillä tarkastuksilla järjestelmä voi tukea yli 15 vuoden huoltojaksoa. Todellinen käyttöikä riippuu edelleen paikkakohtaisista korroosio-olosuhteista ja huoltotiheydestä.
Ota yhteyttä: info@xzbesta.com
