LEITFADEN FÜR NIEDERSPANNUNGS-PV MIT BESS SYSTEM DESIGN

LEITFADEN FÜR NIEDERSPANNUNGS-PV MIT BESS SYSTEM DESIGN

Stromausfälle und extreme Wetterereignisse werden immer häufiger und Besitzer von Solarmodulen stellen fest, dass sie auch keinen Strom haben, wenn der Strom für das Versorgungsunternehmen (Netz) ausfällt. Da Haus- und Geschäftsbesitzer nach einer Möglichkeit suchen, ihre Lichter, Kühlschränke und andere Geräte eingeschaltet zu lassen, wenn der Strom ausfällt, werden PV-Systeme in Kombination mit Batterien immer beliebter.


Die Speicherung von Energie und die Verwaltung ihres Verbrauchs erfordern ein Verständnis der Energieumwandlungstechnologien, ihrer Effizienz und der Dimensionierung und Konfiguration von Panels für die verschiedenen Batteriespannungen, Batterien und Energieumwandlungsgeräte. DC-gekoppelte Systeme haben einen höheren Batteriespeicher-Umwandlungswirkungsgrad als AC-gekoppelte Mikrowechselrichtersysteme, da es weniger Leistungsumwandlungsschritte gibt, obwohl AC-gekoppelte Systeme einfacher zu entwerfen sind, da sie ihren Strom direkt an die Netzquelle senden.

Was ist ein Solarpanel mit Batteriespeichersystem?


Solarmodule mit einem Batterie-Energiespeichersystem (BESS) sind ein System, das die von der Sonne gewonnene Energie aufnimmt und speichert. Die in den BESS/Batterien gespeicherte Energie wird bei Bedarf oder zu einem späteren Zeitpunkt verwendet, wenn das Sonnenlicht nicht ausreicht, um Ihre Lasten zu betreiben, oder wenn der Netzstrom ausfällt, Abbildung 1.


Aktuelle PV-Anlagen sind analog zum Betrieb des Handys ohne Akku. Trennen Sie es von seinem Wandladegerät und es stirbt. Das ist eine netzgekoppelte PV-Anlage. Scheint einfach genug? Nicht ganz. Zu wissen, wie Ihre BESS/Batterien verwendet werden, bestimmt, wie Ihr System letztendlich konzipiert ist.

Abbildung 1. PV-System mit Batteriespeicher (BESS) – Alle Sol Donum™ BESS-Produkte steuern Netz-, Generator- und dezentrale PV-Energiequellen für Microgrid- oder Hybridanwendungen

Welches Größensystem brauche ich?


Für ein kleines Unternehmen oder einen Hausbesitzer wird ein Niederspannungssystem (120 V - 600 V) mit Batterien im Bereich von 10 - 50 kWh (Kilowattstunden) ihren Bedürfnissen entsprechen. 100 - 200kWh Akkus kommen aber für größere Lastsuiten oder längere Laufzeiten nicht in Frage. Systemgrößen von 200kWh - 10MWh sind in der Regel für den Industrie- und Microgrid-Support reserviert. Batterien von 10 MWh - 1 GWh sind im Versorgungsmaßstab und stellen eine Möglichkeit dar, die Netzstabilität und Servicequalität aufrechtzuerhalten und die Preise für Spitzenbedarf zu reduzieren.

Welche Komponenten benötige ich?



Eine PV-Anlage mit Batteriespeicher benötigt mehrere Komponenten, Bild 1:


    PV-Module mit ausreichender Erntekapazität in Watt, um das BESS oder die Batterien vollständig aufzuladen und gleichzeitig die Lastbasis während der Spitzeneinstrahlungsstunden zu betreiben. Laderegler oder DC/DC-Wandler, um die PV-Energie in eine Spannung umzuwandeln, die zum Laden von Batterien geeignet ist. AC-gekoppelte Systeme verwenden Mikro-Wechselrichter, die direkt mit Netzquellen verbunden sind. Unabhängig davon implementieren diese Geräte einen Algorithmus namens Maximum Power Point Tracking (MPPT). Dieser Algorithmus prüft ständig die Spannung und den Strom, die die Module erzeugen, da Solarmodule eine nicht kommissionierbare Energiequelle sind, die ständig Spannung und Stromstärke schwankt. Im Gegensatz zu einem Gasgenerator können Sie PV-Module nicht jederzeit einschalten und sie eine konstante und vorhersehbare Ausgangsleistung erzeugen lassen. Batterie-Energiespeichersystem (BESS) oder Batterien mit der Kapazität, kritische Lasten während der Dunkelstunden der Module zu betreiben. Energieumwandlungsausrüstung / Wechselrichter, die als netzbildende/Spannungsquelle mit der Leistung fungieren, um kritische Lasten im Batteriemodus zu betreiben. Diese können auch eine Netzfolge-/Stromquelle sein.Schaltanlagenkomponenten wie automatische Umschalt- und Überbrückungsschalter, Leistungsschalter, Kabel, Leitungen und Transformatoren (je nach Isolationsanforderung).Überwachungs- und Steuersoftware oder Schaltschranksteuerungen zur Kenntnis der Energie Flüsse, Speicherprozentsätze und Bedarfe aus den verschiedenen miteinander verbundenen Quellen

Was sind die Überlegungen?


Nachfolgend finden Sie eine Checkliste mit allgemeinen und detaillierten Informationen, um sicherzustellen, dass Ihr Systemdesign und Ihre Implementierung die Chance haben, die erwartete Leistung über die Lebensdauer Ihrer Installation zu erbringen. Außerdem haben Batterien eine Lebensdauer, die von Temperatur, Nutzungshäufigkeit und Entladetiefe beeinflusst wird. Halten Sie sie innerhalb ihres Betriebsbereichs und sie funktionieren einwandfrei und sicher. Unten finden Sie eine allgemeine Checkliste für Komponentenkonfigurationen und Dimensionierung beim Entwerfen Ihres Systems.

  • Welche Art von Batterien verwenden Sie? - Dies ist sehr wichtig, da es mehrere Bereiche betrifft. Lithium-Ionen-Batterien werden nicht gleichermaßen hergestellt und Blei-Säure-Batterien werden nicht für langfristige, kontinuierliche Backups empfohlen. Die Faktoren, die berücksichtigt werden sollten, sind:

    Entlade- und Ladestrom/Rate – Dies ist die Rate, mit der Sie einer Batterie Energie hinzufügen und Energie entnehmen können, gemessen in Ampere pro

  • Systemtyp – netzunabhängig/hinter dem Zähler oder netzgebunden?

    Dies ist eine primäre Überlegung und wurde möglicherweise bereits für Sie vorgenommen. Wenn Sie eine PV-Anlage haben, die das Versorgungsunternehmen speist, sind Sie bereits netzgebunden.

  • Wie lange kann ich das Licht anlassen?

    Wie lange können Sie Ihr Haus führen bzw

  • Der Wechselrichter/Leistungswandler – Welcher Spannungstyp und welche Größe des Wechselrichters (Leistungsumwandlungsgerät) wird benötigt, um Ihre Lasten zu betreiben, wenn die Netzleistung ausfällt?

      Wenn Sie widerstandslose Lasten mit hohem Einschaltstrom und großem Leistungsbedarf (Klimaanlage, Motoren, Pumpen) betreiben möchten, muss Ihr Wechselrichter mehrere Sekunden lang das Zweifache der maximalen Dauerlast aushalten können. Dauerleistungs-Overhead sollte 20 % betragen. 10-kW-Lasten + 20 % = 12-kW-Wechselrichter (24-kW-Überspannung) Dies ist ein 1-phasiger Stromkreis mit einem Mittelabgriff 120 V | 120 V für insgesamt 240 V. Wenn Sie nur wenige kritische 120-V-Stromkreise betreiben möchten, benötigen Sie nur einen Wechselrichter, der für 120 V 1-phasig geeignet ist. Wenn Sie dies vorhaben ein Kühlsystem oder andere 3-Phasen-Motorlasten unterstützen, benötigen Sie eine 3-Phasen-120-V/208-V-Wye-Konfiguration.

  • Wie viele Panels? - Welche Anzahl und Leistung der Module sind erforderlich, um die erforderliche Leistung in Watt zu ernten - (Kurzschlussspannung * Kurzschlussstrom = Wirkleistung)?

    Dies ist wichtig, da die Geräte, die PV-Strom in Batterie (DC-gekoppelt) oder direkt in AC-Spannung (AC-gekoppelt – muss Clipping verwalten) funktionieren, funktionieren. Sobald der Strombedarf bekannt ist, verwendet ein Installateur ein Gerät wie Pathfinder, um die Menge der Sonneneinstrahlung an Ihrem Standort zu bestimmen. Dies wird Ihr Panel-Layout und Design informieren. Denken Sie daran, dass Ihre Panels genug Energie gewinnen müssen, um gleichzeitig Lasten zu betreiben und Ihre Batterien vollständig aufzuladen.

  • Konfiguration der PV-Module – Wie werden Sie die Modulstränge konfigurieren, damit sie ordnungsgemäß mit DC-gekoppelten System-Leistungsumwandlungsgeräten, MPPT-Ladereglern oder MPPT-Wechselrichtern/Ladegeräten funktionieren, um Ihre Batterien ordnungsgemäß zu laden (Parallel-/Reihenkonfiguration)?

    Verwenden Sie die folgenden Faustregeln, wenn

Ein paar Erinnerungen


Ein Batterie-Energiespeichersystem ist komplexer zu entwerfen und zu bauen als ein standardmäßiges netzgekoppeltes PV-System. Wenn ein Batteriesystem nicht richtig dimensioniert oder auf die richtige Größe und Art der Stromumwandlungsgeräte abgestimmt ist, funktioniert es am Ende schlecht oder gar nicht und kostet Sie mehr Stromrechnungen. Gute Kenntnisse über die Rolle der Batterien und eine ordnungsgemäße Systemtechnik sind erforderlich.


Zweitens müssen Batterie-Energiespeichersysteme intelligenter sein, da sie im Gegensatz zu einem netzgebundenen System den Energiefluss speichern und steuern. Wenn sie richtig gemacht werden, können sie Lasten auf unbestimmte Zeit betreiben, indem sie Batterien mit Sonnenkollektoren oder anderen dezentralen Energieressourcen verwenden und das Netz nur als Backup verwenden. Sie bieten Energieresilienz und Sicherheit, die ein netzgekoppeltes PV-System nicht erreichen kann. Schließlich kann ein modulares System Design und Implementierung vereinfachen und Ihre gesamten Installations- und Betriebskosten senken.


Über Sun Gift™


Sol Donum™ (www.soldonum.com) ist ein in den USA ansässiger Entwickler und Integrator von Energietechnologie, der 2019 gegründet wurde. Unsere Produkte sind für den Betrieb in den härtesten Umgebungen ausgelegt und unser Bereich für professionelle Dienstleistungen bietet Engineering und technischen Support für Batteriespeicher- und Energielösungen in der Umgebung unsere Technologie. Mit unserer einzigartigen IT- und Energiesystemerfahrung leisten wir unseren Beitrag zu einer dezentralisierten und dekarbonisierten Energiezukunft durch unsere Energiespeicherprodukte, die die vorhandene elektrische Energie ergänzen, zur Kosteneinsparung unabhängig arbeiten oder direkte Notstromversorgung für die Betriebskontinuität bereitstellen. Unsere Produkte eignen sich für Anwendungsfälle im Bereich von 1,5 kWh bis 10 MWh. Wir freuen uns über Ihren Anruf oder Ihre E-Mail, um zu besprechen, wie wir Batteriespeicher für Ihr Unternehmen bereitstellen können info@soldonum.com.


DUNS: 122232337 | KÄFIG: 93ML5 | NAICS: 335911, 335999, 541330 | PSC: 6117, 6130, 6140

Akronyme

A - Ampere

AC - Wechselstrom

BESS - Batterie-Energiespeichersystem

COOP - Betriebskontinuität

DC - Gleichstrom

EV - Elektrofahrzeug

GW - Gigawatt

GWh - Gigawattstunde

Hz - Hertz KW - Kilowatt

kWh - Kilowattstunden

LFP - Lithium-Ferro-Phosphat

LiFePo4 - Lithiumeisenphosphat

MW – Megawatt MWh – Megawattstunde

ROI – Return on Investment

SWAP - Größe, Gewicht und Leistung

USV - Unterbrechungsfreie Stromversorgung

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