Scrigroup - Documente si articole

Username / Parola inexistente      

Home Documente Upload Resurse Alte limbi doc  


AeronauticaComunicatiiElectronica electricitateMerceologieTehnica mecanica


DIMENSIONAREA SISTEMULUI FOFOVOLTAIC

Electronica electricitate

+ Font mai mare | - Font mai mic



DIMENSIONAREA SISTEMULUI FOFOVOLTAIC

Se vor dimensiona panourile fotovoltaice ( PV ), se vor alege acumulatorii (bateriile), tipul invertorului, controlerul de incarcare pentru baterii .



Dimensionarea se face plecand de la efectuarea unei evaluari de sarcina si a unui profil de sar- cina a casei si se vor avea in vedere urmatoarele criterii:

1. Datele meteo

Vor fi furnizate date cu privire la variatia radiatiei solare in zilele anului (medie), functie si de anotimp precum si numarul mediu de zile innorate in timpul anului.

2. Criteriul eficientei in consum

Energia produsa de panouri va fi suficienta pentru consumatorii casei si va fi consumata in mod eficient. Este evident faptul ca va exista si o rezerva de energie (in anumite limite )in cazul aparitiei altor consumatori in viitorul apropiat .

3. Suprafata destinata panourilor

Consumatorul va dispune de 30 mp de acoperis/curte propice amplasarii unui panou solar. Asezarea panourilor se va face in corespondenta cu coordonatele geografice ale locului.

5. In zilele noroase centrala trebuie sa fie capabila sa suporte anumite sarcini pe durate limitate - in cazul de fata , maxim 3 zile de nefurnizare de energie din partea panourilor PV .

6. Sistemul se prevede cu sisteme de protectie (suprasarcina, scurtcircuit, tensiune

nula). O parte din acestea vor fi incluse in invertor. Se va folosi un invertor cu Uef si f in limite impuse de STAS, si in conformitate cu necesarul consumatorilor (230 VAC +/- 5% si 50 +/- 2Hz)

7. Bugetul se considera a fi infinit. Proiectul va evalua costurile unui astfel de sistem si impactul acestora pe termen lung.

8. Se doreste alimentarea sarcinilor prezentate in Tabelul 1, cu specificatia puterii si numarului de ore de functionare in medie, precum si bilantul energetic iar in Tabelul 2 este prezentata energia medie pe ore de functionare si puterea de START a fiecarui consumator de energie electrica. Tabelul 1

Aparat

Putere

[ W ]

Ore de funct. VARA

[ ore/zi ]

Ore de funct. IARNA

[ ore/zi ]

Energia VARA

[ Wh/zi ]

Energia IARNA

Wh/zi

Ore de functio-nare pe zi (Medie)

Media consumului zilnic

[ Wh ]

Bec economic

Bec economic

Bec economic

Bec economic

Bec economic

Bec economic

Bec economic

Bec economic

Bec economic

Aragaz electric mic

Centrala termica

Frigider economic

Aer conditionat

TV color

TV color



Laptop

Antena satelit

Altele

TOTAL

In care:

- coloana 1 - lista tuturor aparatelor folosite de consumator vara si iarna

- coloana 2 - puterea aparatului inscris

- coloana 3,4 - estimarea numarului de ore de functionare al aparatului pe timp de vara (coloana 3)

si pe timp de iarna (coloana 4)

- coloana 5 ,6 - Se inmulteste numarul de ore cu puterea aparatului pentru a determina consumului de energie (Wh) pe timp de vara (coloana 5) sau pe timp de iarna (coloana 6)

- ultima linie din tabel reprezinta media zilnica a coloanelor mai sus mentionate

- suma puterilor tuturor aparatelor

- determinarea energiei medii zilnice consumate pe timpul verii (suma coloanei 5)

- determinarea energiei medii zilnice consumate pe timpul iernii (suma coloanei 6)

- media consumului zilnic de energie obtinuta prin media aritmetica a consumului de energie vara/iarna

- consumul mediu anual de energie este determinat prin inmultirea consumului mediu zilnic cu 365 (zilele unui an intreg), rezultatul va fi apoi impartit la 1000 pentru ca va fi exprimat in kWh; astfel, media anuala a energiei consumate este 2343 kWh/an .

Tabel 2

Aparat

Putere
[ W ]

Functionare
[ ore / zi ]

Energia
[ Wh ]

Putere    START

Bec economic

Bec economic

Bec economic

Bec economic

Bec economic

Bec economic

Bec economic

Bec economic

Bec economic

Aragaz electric mic

Centrala termica

Frigider economic

Aer conditionat

TV color

TV color

Laptop

Antena satelit



Altele

Maxim de putere necesara

in orice moment 2997

Energia necesara    6421

TOTAL putere necesara + START    3042

- coloana 1 - lista cu toate aparatele care se vor functionale in timpul une intreruperi a retelei;

- coloana 2 - puterea aparatului inscrisa pe acesta;

- coloana 3 - estimarea timpului (ore) de functionare dorit, pentru fiecare aparat.

-coloana 4 - determinarea consumului de energie ( in Wh )pentru fiecare aparat;

- coloana 5 - puterea de start a fiecarui aparat.

Consumul de energie pe intervalele orare este prezentat in ANEXA 1.

3. 2.1 Calculul de dimensionare al acumulatorilor

Marimea bancului de acumulatori va depinde de urmatoarele criterii de proiectare:

Sarcinile ce trebuiesc alimentate de sistem in cazul nefunctionarii panourilor PV;

Numarul zilelor de autonomie ;

Cat de repede se doreste incarcarea acumulatorilor ;

Capacitatea finala de stocare a acumulatorilor alesi va depinde de:

a)      Energia totala pe care trebuie sa o furnizeze bancul de acumulatori. Tabelul 1 (2) de mai sus este folosit pentru determinarea energiei totalepe care acumulatorii trebuie sa o asigure.

b)      Descaarcarea maxima DODmax

c)      Cererea maxima de putere

d)      Cererea maxima de putere la pornire

e)      Curentul de incarcare si timpul de incarcare

Determinarea necesarului de energie

 

Pentru a realiza o proiectare cat mai corecta trebuie sa se determine necesarul de energie, astfel urmarind tabelul 1 vom avea un necesar de energie zilnica:

h = 3600 s

Ezi = 6421 Wh

Ezi - reprezinta energia necesara consumului dintr-o zi 6421 Wh

Astfel pentru a avea o autonomie energetica de 3 zile va trebui sa dimenionam bateriile pentru energia:

Nzile

Ebat = Ezi * Nzile kWh

unde :

Ebat - reprezinta energia care trebuie inmagazinata in baterii pe durata a 3 zile.

Nzile - reprezinta numarul de zile cat va fi alimentata casa in cazul in care panourile fotovoltaice nu debiteaza deloc energie.

Ezi - Energia necesara consumului dintr-o zi 6421 Wh

VDC Tensiunea bancului de acumulatori    12 V

DODmax - Depth Of Discharge = Adancimea de descarcare maxima 40 %

Vacu Tensiunea unui element (unei baterii) 2 V

Nacu - Numar acumulatori in serie 6

Cx - Capacitatea bancului 1337 Ah

MODEL BATERIE ALES:  Hoppecke 20 OPzS 2500 2500 Ah

Determinarea timpului de incarcare

  Determinarea timpului de incarcare

Ibc,max - Curentul maxim de incarcare 0,1 * C10 508 A

ηacumulatori - Eficienta acumulatorilor

Vbc - Tensiunea de incarcare a acumulatorilor 12 V

Tincarcare - Timpul de incarcare 12,24 ore

Curentul de incarcare al invertorului depinde de durentul maxim de incarcare pe care il pot accepta acumulatorii. Timpul de incarcare reprezinta timpul minim deoarece in unele invertoare curentul invertorului va scadea pe masura incarcarii.

3. 2. 2 Controllerul de incarcare ( charge controller )

Controllerul de incarcare are un rol foarte important intr-un sistem PV si anume de protectie a bancului de acumulatori, el prevenind o supraincarcare a acestora dar si o supradescarcare excesiva datorata alimentarii excesive a sarcinii. Energia produsa de panouri incarca acumulatorii care la randul lor vor alimenta sarcina.

Functionarea controllerului se bazeaza in principal pe SOC-ul acumulatorilor (SOC = State Of Charge = Starea de Incarcare Supraincarcarea si supra descarcarea pot fi prevenite daca este stiut SOC-ul. Determinarea SOC-ului intr-un anumit momente ste cea mai grea sarcina a controllerului. Cea mai folosita strategie foloseste tensiunea acumulatorilor, care depinde de SOC, aceasta va varia de la o valoare joasa corespunzatoare unei stari accentuate de descarcare la o valoare inalta care indica o incarcare completa. Cu toate ca este o metoda foarte folosita, exista cateva variabile care reduc precizia de determinare a SOC, ca de exemplu temperatura (pentru un singur acumulator o variatie de 10 grade cauzeaza o schimbare a tensiunii la borne cu 0,3 V ). Aceasta variatie reprezinta si pana la 20% din tensiunea totala. In locuri unde variatia temperaturii este o variabila importanta de luat in calcul, controllerul de sarcina trebuie ajutat de un compensator termic. Odata aleasa strategia tensiunii acumulatorilor trebuie analizate caracteristicile de control. Controlul este bazat pe 4 puncte de ajustare: punctul final de incarcare (in SOC inalte), repornirea incarcarii, intreruperea sarcinii (in SOC joase), realimentarea sarcinii. Fiecare punct este bazat pe caracteristicile acumulatorilor si ar trebui alese astfel incit sa se evite probleme precum un ciclu de iccarcare repetitiv.

Cand acumulatorii ating SOC maxima, controllerul deconecteaza panourile PV de labanc acest lucru conducand la o reducere de 10-15% a tensiunii de 240V, cauzand o noua conectare pentru o noua incarcare si astfel acest proces se poate repeta.

3. 2. 3 Calculul de dimensionare al panourilor FOTOVOLTAICE

Determinarea energiei necesare incarcarii bateriilor

 


DOD - 'Total depth of discharge' adancimea de descarcare 40 %

C10 - Capacitatea bancului dupa 10 ore 508 Ah

ηBAT Eficienta acumulatorilor    86 %

VBC Tensiunea bancului de acumulatori in timpul incarcarii 12V

EBC - Energia necesara incarcarii 2,097 kWh

Determinarea energiei zilnice necesare de la soare

 


Esis,an Energia neta necesara majorata cu coeficientul 2930 kWh

Cplus - Coeficient de majorare a energiei necesare    20 %

EBC Energia necesara unei incarcari     2,097 kWh

Nfails Numarul de intreruperi majore a alimentarii centarlei fotovoltaice

de la panourile PV intr-un an (panourile nu mai genereaza energie iar 10

casa este alimentata numai de la baterii)

Esistem - Energia neta necesara pe zi (total) 8,1 kWh/zi

3. Determinarea energiei medii zilnice obtinuta de la panou

 


PINV-BC - Puterea de functionare a invertorului in timpul incarcarii

acumulatorilor 30W

Hch - Numarul de ore cat invertorul tine bancul la tensiunea de gol 15 h

EINV-BC - Energia medie consumata de invertor in timpul incarcarii

acumulatorilor (zilnic) 450Wh

If - Curentul de sarcina pentru mentinerea tensiunii de gol 0,5 A

Vf Tensiunea de gol 12V

h Numarul de ore cat acumulatorii sunt mentinuti la tensiunea de gol 24 h

ELBC - Pierderi de energie la incarcarea acumulatorilor 144 Wh

INV - Randamentul invertorului 90 %

LS - Pierderi in cablu si contacte 5 %

Earray - Energia medie zilnica necesara de la panou 10,17 kWh

4. Derated Power - Puterea panourilor micsorata cu pierderile

 


Earray Energia medie zilnica necesara de la panou     10,17 kWh

Hvara Numar de ore cu varf de insorire VARA zilnic    5 h

Hiarna Numar de ore cu varf de insorire IARNA zilnic 3 h

Htilt Numar de ore cu varf de insorire MEDIE zilnic 4 h

Pd,array Puterea generata de panouri micsorata cu pierderi 2,54 kW



Determinarea puterii brute a panoului - fara pierderi

 


- Coeficient de temperatura (depinde de tipul panoului)

* Celule mono-cristaline 0,45 % / oC

* Celule multi-cristaline 0,50 % / oC

* Celule amorfe 0,20 % / oC

* Celule amorfe speciale 0,00 % / oC

Ta,day Temperatura mediului ambiant (medie zilnica pentru luna de

interes sau anuala) 12 oC

Tcell,eff Temperatura efectiva medie zilnica a celulei oC

TSTC Temperatura celulei in CONDITII STANDARD de TEST    oC

Pd,array Puterea generata de panouri micsorata cu pierderile 2,54 kW

ftemp Factor de pierderi cu temperatura (are valori 01) 0,95

fman Factor de pierderi - toleranta fabricantului (INV, are valori 01) 0,95

fdirt Factor de pierderi datorita prafului si a impuritatilor (are valori 01) 0,95

PSTC Puterea bruta a panoului (determinata in CONDITII STANDARD

DE TEST) 2,988 kW

6. Determinarea numarului de module

 


PSTC - Puterea bruta a panoului (determinata in CONDITII STANDARD

DE TEST) 2988 W

PSTCmod Puterea unui modul selectat 11 W

Narray Numarul de module 27,16

PRmodul - Pretul unui modul

PRsistem - Pretul panourilor fotovoltaice 18200 $

- Vom considera PSTC = 3000 W

Narray = 28 module

Determinarea configuratiei finale

 


Diversele invertoare disponibile pe piata nu au o configuratie a sirurilor de panouri comuna.Unele admit un numar stabilit de module intr-un sir, de ex 4, pe cand altele permit intr-un interval (2-8). Cand un interval este permis atunci trebuie ales un numar care va minimiza numarul de module necesar in structura finala. In general cand fabricantul recomanda numarul de module intr-un sir se refera la modulele standard de 12V (cu Voc cuprins intre 20 si 22V). Este importanta obtinerea de la fabricant a plajei de de tensiuni de functionare a invertorului. Dupa alegerea numarului de module intr-un sir trebuie asigurat ca Vmp minim si Voc maxim se incadreaza in intervalul invertorului. Prin urmare folosind temperatura maxima unde panoul ar putea fi amplasat, temperatura efectiva a celulei este recalculata.

Tip Celula:

mono-Si

Putere Maxima (W) :

Curent Scurt-Circuit (A) :

Tensiune Circuit Deschis (V) :

I la Pmax (A) :

U la Pmax (V) :

Lungime (mm):

Latime (mm) :

Aria ( m2) :

Cod Produs:

LPS00190

Greutate ( KG) :

Model:

I-110/12

BP SOLAR

Certificari

IEC 61215 Certified

T- Safety Class II Certified

Modelul de panou ales

Tcell,eff-max - Temperatura efectiva maxima zilnica a celulei 6 oC

Ta,day-max - Temperatura ambianta maxima 40 oC

ftemp-high - Factorul de pierdere cu temperatura maxima (0-1) 0,82

Ns Numarul de module din sir 4

VMPP Tensiunea la Pmax a modulului (catalog)     17,4 V

VMPP-sir,min Valoarea minima a tensiunii la Pmax pentru sir 57,07 V

S-a scos din relatie 25oC deoarece dimineata devreme temperatura celulelor va fi egala cu cea ambientala.

Tcell,eff-min - Temperatura efectiva minima zilnica a celulei - 25 oC

Ta,day-min - Temperatura ambianta minima - 25 oC

ftemp-low - Factorul de pierdere cu temperatura minima (0-1) 1,00

NS - Numarul de module din sir 4

VOC - Tensiunea in gol a modulului 21,6 V

VOC-sir,max - VOC maxim - tensiunea de gol maxima 86,4 V

Numarul de siruri paralele

 


Narray Numarul de module in panoul solar     28

NS Numarul de module intr-un sir     4

NPAR Numarul de siruri paralele 7

Puterea minima a invertorului

 


PSTC - Puterea panourilor (brut) 3000 W

farray = ftemp * fdirt * fman 0,85

PINV - Puterea minima a invertorului 2572W

Suprafata ocupata de panouri

 

S100W Suprafata ocupata de un panou de 100W    0,86 m2

N100W - Numarul de panouri de100W 28

STOT - Suprafata totala ocupata    24,08 m2

Solutia constructiva a sistemului fotovoltaic ( centralei electrice fotovoltaice ) este prezentata in ANEXA 3, iar in ANEXA 4 este prezentata schema casei impreuna cu schita electrica a sistemului de iluminat

3. 3 VERIFICAREA SISTEMULUI

Un panou PV (module monocristaline) de 3000W putere de varf, este conecatat la retea folosind un invertor Interactiv PSA cu back-up de acumulatori. Panoul este realizat din 28 de module de 110W in configuratie de 7 siruri paralele cu 4 module in serie. Bancul de acumulatori are tensiunea de 12V CC si o capacitate de 2500Ah. Tensiunea in gol este de 86,4V si curentul necesar pentru a o mentine este de 0.5A

In timpul unei intreruperi a retelei acumulatorii se pot descarca la o valoare a DOD de . Tensiunea medie in timpul incarcarii este de 85V, se asteapta 10 intreruperi ale alimentarii din partea panourilor PV pe an. Numarul de ore mediu cu varf de soare este de ore. Temperatura medie

ambientala este de 12oC si curentul modulului la o tensiune de 21,6V este de 6,76A

Intrebare: Care este energia medie furnizata de sistem anual?

Determinarea curentului fiecarui modul (redus)

Id = IT,V x fman x fdirt

Se presupun: toleranta producatorului de 5% si pierderile datorita impuritatilor alte 5%.

Prin urmare:

Id 6,76 x 0.95 x 0.95 = 6,1 A

2. Determinarea capacitatii zilnice medii a panoului

Qarray = Id x Htilt x Np

Acum Htilt are valoarea 4 (h) iar NPAR este 7 .

Prin urmare capacitatea panoului PV este:

Qarray = 6,1 x 4 x 7 = 170,8 Ah

3. Determinarea energiei zilnice debitate de panou:

Earray = Qarray x Vf

Earray = 170,8 x 86,4 = 14,757 kWh

4. Determinarea energiei date de intregul sistem PV conectat la retea

Se calculeaza energia medie zilnica data de sistem:

Esystem = (Earray x hinv x Ls) - ELBC - Einv-bc

Se presupun:

. Randamentul invertorului (hinv ) este de 90%

. Pierderi in cabluri si contacte (Ls) sunt de 5%

Pierderile datorate incarcarii acumulatorilor (ELBC ) se calculeaza:

ELBC = If x Vf x Tch

ELBC= 0.5 x 86,4 x 24 = 1036 Wh

Pierderea de energie in invertor (Einv-bc ) in timpul incarcarii acumulatorilor:

Einv-bc = Pinv-bc x Hch

Se presupune ca invertorul incarca acumulatorii pe o durata de 15 ore.

Einv-bc = Pinv-bc x Hch =30 x 15 = 450 Wh

Energia medie zilnica data de sistem este:

Esystem = (14757 x 0.90 x 0.95) - 1036 - 450= 11,13 kWh

5. Determinarea pierderii de energie datorita intreruperii retelei

EBC = DOD x C10 x hbatt x VBC

EBC = 0,4 x 508 x 0,86 x 21,6= 4,389 kWh

6. Determinarea energiei medii anuale data de sistemul PV

Esys = Esystem - EBC

Esys = 11,13- 4,389 = 6741 W





Politica de confidentialitate | Termeni si conditii de utilizare



DISTRIBUIE DOCUMENTUL

Comentarii


Vizualizari: 1102
Importanta: rank

Comenteaza documentul:

Te rugam sa te autentifici sau sa iti faci cont pentru a putea comenta

Creaza cont nou

Termeni si conditii de utilizare | Contact
© SCRIGROUP 2024 . All rights reserved