W przypadku projektów poza siecią pierwsze pytanie jest prawie zawsze takie samo: ile energii potrzebuje moja mobilna elektrownia słoneczna?
Nie ma jednej, uniwersalnej odpowiedzi. Wymaganą moc znamionową należy obliczyć, a nie po prostu wybrać. Jedno błędne założenie może prowadzić do kosztownych przeróbek: zbyt mały system może nie wytrzymać obciążenia, natomiast zbyt duży system wiąże kapitał w zakresie wydajności, który może nigdy nie zostać wykorzystany.
W tym przewodniku omówiono metodę doboru, przedstawiono szybką tabelę odniesienia dla typowych scenariuszy operacyjnych i wyjaśniono, dlaczego moduły fotowoltaiczne, falowniki i magazyny energii należy obliczać oddzielnie.
Zacznij od obliczenia trzech kluczowych wartości
Dzienne zużycie energii (kWh/dzień)
Jest to punkt wyjścia dla wszystkich obliczeń wymiarowania. Liczy się faktyczne zużycie energii elektrycznej w ciągu 24 godzin, a nie suma danych znamionowych sprzętu lub liczba urządzeń pomnożona przez ich moc znamionową.
Istnieją trzy sposoby szacowania zużycia na miejscu:
- Sprawdź historyczne odczyty liczników. Jest to zazwyczaj najdokładniejsza metoda w przypadku projektów z istniejącym przyłączem do sieci lub generatorem diesla.
- Oblicz na podstawie listy wyposażenia. Oszacuj zużycie energii każdego urządzenia, mnożąc jego moc znamionową przez dzienny czas pracy.
- Użyj porównywalnych projektów jako punktu odniesienia.
Trzecia metoda jest powszechnie stosowana w przypadku nowo powstałych obozów budowy lub terenów górniczych. Typowe szacunki branżowe są następujące: 30-osobowy obóz budowlany: 60–120 kWh/dzień; 100-osobowy obóz budowlany: 250–400 kWh/dzień.
Moc szczytowa i współczynnik zapotrzebowania
Moc szczytowa określa wymaganą moc falownika, natomiast dzienne zużycie energii określa wymaganą moc fotowoltaiczną. To dwa różne parametry.
Sprzęt znajdujący się na miejscu zwykle nie działa jednocześnie przy pełnym obciążeniu. W szacunkach inżynieryjnych powszechnie stosuje się współczynnik zapotrzebowania wynoszący 0,6–0,8. Założenie, że współczynnik zapotrzebowania wynosi 1,0, może spowodować powstanie przewymiarowanego falownika, przez co nadwyżka mocy będzie niewykorzystana przez cały cykl życia projektu.
Ważnym czynnikiem jest wyposażenie w silniki o dużej mocy, takie jak pompy wodne, kruszarki i urządzenia dźwigowe. Ich prąd rozruchowy należy obliczyć osobno. Chwilowy prąd rozruchowy silnika indukcyjnego przy rozruchu bezpośrednim może osiągnąć 5–7-krotność prądu znamionowego. Jeśli ten problem nie zostanie rozwiązany, nawet falownik o odpowiedniej wielkości może wyłączyć zabezpieczenie.
Zużycie energii w nocy jako procent dziennego zużycia
Liczba ta określa konfigurację magazynowania energii. W przypadku obozów, które w ciągu dnia są przeważnie niezamieszkane, ale zużywają znaczną ilość energii elektrycznej w nocy, zużycie w nocy może często przekraczać 50% dziennego zużycia. W przypadku przepompowni pracujących głównie w porze dziennej udział nocy może wynosić poniżej 20%.
Im niższy udział nocny, tym więcej pamięci pełni funkcję dodatkową. Im wyższy udział, tym ważniejsze staje się magazynowanie energii w całym systemie.
Skrócona instrukcja zasilania dla typowych scenariuszy operacyjnych
Poniższa tabela podsumowuje typowe zakresy dla sześciu typowych scenariuszy operacyjnych. Liczby te opierają się na doświadczeniach branżowych; rzeczywiste wymagania projektu należy zweryfikować z listą załadunkową.
| Scenariusz operacyjny | Dzienne zużycie energii (kWh) | Moc szczytowa (kW) | Konsumpcja nocna | Zalecana wydajność fotowoltaiczna | Zalecane magazynowanie energii |
| 30-osobowy obóz budowlany | 60–120 | 15–25 | 50%–60% | Seria 20 kW | 40 kWh |
| 100-osobowy obóz budowlany | 250–400 | 50–70 | 50%–60% | Seria 56–75 kW | 121 kWh |
| Dwie pompy odwadniające o mocy 22 kW (jedna pracująca, druga rezerwowa) | 200–300 | 40–50 | Poniżej 20% | Seria 56 kW | Opcjonalnie, zgodnie z wymaganiami |
| Oświetlenie terenowe 12 × 400 W (10 godzin w nocy) | 50 | 5 | 100% | Seria 20 kW | 40 kWh |
| Stacja bazowa telekomunikacyjna (praca 24/7) | 60–90 | 3–5 | 100% | Seria 20 kW | 40 kWh |
| Spawarki, sprzęt do cięcia i drobne elektronarzędzia | 80–150 | 20–40 | Około 30% | Seria 56 kW | Opcjonalnie, zgodnie z wymaganiami |
Aby skorzystać z tej tabeli, należy najpierw określić scenariusz działania i sprawdzić, który zakres odpowiada dziennemu zużyciu energii. Jeżeli moc szczytowa i dzienne zużycie energii wskazują na różną wielkość systemu, jako punkt wyjścia należy przyjąć wyższą moc znamionową, a następnie sprawdzić, czy moc fotowoltaiczna jest wystarczająca.
Dlaczego moduły fotowoltaiczne, falowniki i magazyny energii muszą być dobierane oddzielnie
Stosunek DC/AC: Wydajność instalacji fotowoltaicznej jest zazwyczaj wyższa niż moc znamionowa falownika
Moc modułu fotowoltaicznego jest oceniana w standardowych warunkach testowych: temperatura modułu 25°C, natężenie promieniowania 1000 W/m² i współczynnik masy powietrza AM1,5. Gdy temperatura tylnej ścianki modułu osiągnie na miejscu 65°C, w modułach z krzemu krystalicznego o współczynniku temperaturowym -0,3%/°C może wystąpić redukcja mocy o około 12%–14%.
Jeżeli moc fotowoltaiczna i moc znamionowa falownika zostaną dopasowane w stosunku 1:1, system może nie osiągnąć mocy znamionowej falownika w najgorętszej części dnia, przez co część mocy falownika będzie niewykorzystana.
Powszechną praktyką branżową jest dobieranie zainstalowanej mocy fotowoltaicznej na poziomie 1,1–1,3-krotności mocy znamionowej falownika. Stosunek ten nazywany jest stosunkiem DC/AC. To nie jest zawyżona ocena; pomaga lepiej wykorzystać dostępne promieniowanie słoneczne.
Jak obliczyć pojemność magazynowania energii
Pojemność magazynowania energii zależy od nocnego zużycia energii elektrycznej i dopuszczalnej głębokości rozładowania (DoD).
| Konsumpcja w nocy jako udział w codziennym użytkowaniu | Wymagane przechowywanie dla 100 kWh/dzień zużycia | Opis |
| 20% | Około. 22–25 kWh | Obejmuje wyłącznie oświetlenie wieczorne i komunikację, przy założeniu 90% głębokości rozładowania |
| 40% | Około. 45–50 kWh | Obejmuje pomocnicze obciążenia produkcyjne w godzinach wieczornych |
| 60% | Około. 67–75 kWh | Do scenariuszy pracy całodobowej, z dodatkową mocą zarezerwowaną na dni pochmurne lub deszczowe |
| 100% (telekomunikacyjna stacja bazowa) | Około. 110–120 kWh | Wymaga uwzględnienia projektu na 2–3 kolejne dni pochmurne lub deszczowe |
Obliczenie można wyrazić jako:
Pojemność magazynowania energii = Dzienne zużycie energii × Udział zużycia w nocy ÷ Głębokość rozładowania × Współczynnik rezerwy na pochmurną pogodę (1,0–1,3)
Współczynnik redundancji można zweryfikować w oparciu o lokalne dane meteorologiczne, korzystając z moduł systemu poza siecią JRC PVGIS.
W przypadku akumulatorów litowo-żelazowo-fosforanowych (LFP) typowa projektowa wartość głębokości rozładowania wynosi 90%. Nie obliczaj przy założeniu 100% DoD, ponieważ może to zagrozić trwałości cyklu.
Harmonogram cyklu życia i wymiany
Baterie litowo-żelazowo-fosforanowe mogą osiągnąć 5 000–8 000 cykli przy 80% głębokości rozładowania. Zakładając jeden cykl ładowania i rozładowania dziennie, odpowiada to około 13–21 latom. Jest to krótszy niż nominalny okres użytkowania wynoszący 25 lat, powszechnie określony dla modułów fotowoltaicznych. Magazynowanie energii może zatem wymagać wymiany w trakcie cyklu życia systemu i nie należy go pomijać w obliczeniach inwestycyjnych.
Dopasowanie Twojego projektu do jednej z sześciu serii produktów
Mobilne elektrownie słoneczne ZM-Besta dostępne są w sześciu seriach mocy od 20 kW do 200 kW, łącznie w 24 modelach. Poniżej wymieniono najważniejsze dane techniczne.
| Seria | Zainstalowana moc fotowoltaiczna | Typ modułu fotowoltaicznego | Moc na moduł | Wdrożony ślad | Masa produktu (bez magazynowania energii) | Standardowe magazynowanie energii |
| 20 kW | 15–20 kW | TOPCon typu N | 690–720 W | 33–39 m × 4 m | 3,8–4,3 t | 40 kWh |
| 56 kW | 40–56 kW | TOPCon typu N | 440–460 W | 63–85 m × 6 m | 12,5–15 t | 121 kWh |
| 75 kW | 56–77 kW | TOPCon typu N | 440–460 W | 63–85 m × 6 m | 12–15 t | Opcjonalnie, zgodnie z wymaganiami |
| 150 kW | 109–152 kW | TOPCon typu N | 510–530 W | 70–96 m × 12 m | 33–36 t | 261 kWh |
| 175 kW | 133–175 kW | TOPCon typu N | 510–530 W | 70–96 m × 12 m | 31–34,5 t | Opcjonalnie, zgodnie z wymaganiami |
| 200 kW | 148–204 kW | TOPCon typu N | 580–600 W | 85–110 m × 12 m | 31–34 t | Opcjonalnie, zgodnie z wymaganiami |
Wspólne specyfikacje w całym asortymencie produktów:
- Kąt montażu: 25°
- Kąt zawarty w ramie: 130°
- Powłoka cynkowana ogniowo na ramie: ≥55 μm
- Powłoka cynkowo-aluminiowo-magnezowa na prowadnicach: ≥275 g/m²
- Czas wdrożenia: ≤30 minut
- Odporność na wiatr po rozłożeniu: stopień 9
- Odporność na mgłę solną: ≤C5
- Temperatura pracy: -20°C do +50°C
- Stopień ochrony w konfiguracji złożonej: IP55
- Wyjście falownika hybrydowego: 380 V/400 V, trójfazowe, czteroprzewodowe
- Częstotliwość: 50/60 Hz
Cztery typowe błędy związane z rozmiarami, których należy unikać
Po prostu dodanie danych znamionowych z tabliczki znamionowej sprzętu
Dodanie mocy znamionowej każdej pozycji na liście wyposażenia zazwyczaj daje szacunkową wartość o 30–50% za wysoką. Nie wszystkie urządzenia działają jednocześnie, a różnica może bezpośrednio przełożyć się na niepotrzebne koszty systemu.
Ignorowanie strat wyjściowych związanych z temperaturą
Na pustynnych obszarach górniczych, w których temperatura otoczenia wynosi 45°C, temperatura tylnej warstwy modułów fotowoltaicznych może przekroczyć 70°C, zmniejszając moc wyjściową o prawie 15%. Dobór systemu w oparciu o standardowe parametry znamionowe przy 25°C może skutkować niższą od oczekiwanej rzeczywistą mocą wyjściową.
Dobór magazynu energii dla obciążenia szczytowego
Magazynowanie energii stanowi znaczną część całkowitego kosztu systemu. Dobór magazynu według mocy szczytowej oznacza opłacenie pojemności magazynu na cały dzień w celu pokrycia szczytu, który może wystąpić tylko przez dwie godziny. Prawidłowe podejście polega na doborze wielkości magazynu w oparciu o zużycie energii w nocy.
Pominięcie wymagań dotyczących transportu i podnoszenia
Sprzęt o rozstawie o wymiarach 110 m × 12 m i masie 34 t wymaga wcześniejszego sprawdzenia dróg dojazdowych do budowy, promienia skrętu i udźwigu dźwigu. Drogi tymczasowe na terenach górniczych są często projektowane dla lekkich pojazdów. W przypadku pominięcia wymagań dotyczących dostępu pojazdów ciężkich i rozładunku sprzęt może dotrzeć na miejsce, ale rozładunek może być niemożliwy.
Często zadawane pytania
P1: Ile energii elektrycznej może wygenerować dziennie mobilna elektrownia słoneczna o mocy 20 kW?
Produkcja zależy od lokalnych warunków słonecznych. Zakładając, że szczytowe godziny nasłonecznienia wynoszą 4,5 i wydajność systemu wynosi 0,75–0,8, każdy 1 kW zainstalowanej mocy fotowoltaicznej generuje około 3,4–3,6 kWh dziennie. System o mocy 20 kW generowałby zatem około 68–72 kWh/dzień. Na obszarach, w których szczytowe godziny nasłonecznienia wynoszą 5,5, dzienna produkcja może osiągnąć około 85 kWh. Rzeczywisty lokalny PVOUT można sprawdzić za pomocą współrzędnych w Globalny Atlas Słońca.
P2: Czy system może bezpośrednio zasilać obciążenia napędzane silnikiem?
Tak, ale należy obliczyć prąd rozruchowy. Silnik indukcyjny o mocy 22 kW z rozruchem bezpośrednim może pobierać chwilowy prąd o natężeniu 110–150 A. Falownik musi mieć wystarczającą zdolność przeciążeniową, aby sprostać temu zapotrzebowaniu. W przypadku silników dużej mocy zaleca się zastosowanie softstartu lub przemiennika częstotliwości (VFD) w celu zmniejszenia prądu rozruchowego i związanego z nim udaru elektrycznego.
P3: Czy system może działać bez magazynowania energii?
Tak. W przypadku zastosowań, które zużywają głównie energię elektryczną w ciągu dnia, takich jak przepompownie i operacje kruszenia, system może działać bez magazynowania energii, a falownik dostarcza energię w odpowiedzi na obciążenie. Jednak aplikacje wymagające zasilania rezerwowego w nocy lub podczas pochmurnej pogody wymagają magazynowania energii.
P4: Czy system można rozbudować?
Modułowa konstrukcja umożliwia zwiększanie wydajności poprzez równoległe dodawanie i łączenie dodatkowych jednostek. Przed rozbudową należy sprawdzić maksymalną dozwoloną liczbę jednostek równoległych falownika i wydajność punktu przyłączenia. Samo zwiększenie mocy fotowoltaicznej bez modernizacji systemu dystrybucji energii elektrycznej może nie wystarczyć.
P5: Jak długo sprzęt może pracować w środowisku zasolonym?
Asortyment produktów charakteryzuje się odpornością na mgłę solną ≤C5 i powłoką ramy ocynkowaną ogniowo o grubości ≥55 μm. Zgodnie z klasyfikacją korozji ISO 12944, C5-M odnosi się do wysoce korozyjnych środowisk morskich, w tym niektórych miejsc przybrzeżnych w odległości do 500 m od morza. Przy takim poziomie ochrony i regularnych przeglądach okres eksploatacji systemu może przekraczać 15 lat. Rzeczywista żywotność nadal zależy od warunków korozyjnych specyficznych dla danego miejsca i częstotliwości konserwacji.
Kontakt: info@xzbesta.com
