Napelemes rendszer nátrium-ion akkumulátorral: hogyan kell valójában megtervezni

A napelemes rendszer nátrium-ion akkumulátorral Ez nem egy hagyományos rendszer, amelyhez egy másik tárolóegységet csatlakoztatnak. Ez egy olyan rendszer, amely megváltoztatja a tervezés bizonyos szabályait: a feszültségbuszt, a teljesítmény és a kapacitás arányát, a telepítési korlátokat, és – mindenekelőtt – a hideg napokon tanúsított viselkedést, amikor a saját fogyasztás nagyobb jelentőséget kap.

Ebben a műszaki útmutatóban megvizsgáljuk, hogyan kell méretezni egy teljes rendszert az akkumulátor köré HEIWIT-NA-48V210Ah és a hibrid inverterekhez SZŰZ (egyfázisú) és LYBRA (háromfázisú), kizárólag a termékek típustábláján szereplő adatok felhasználásával.

1. Az architektúra: 48 V-os busz és hibrid inverter

A rendszer központi eleme egy kisfeszültség: a HEIWIT akkumulátor működési feszültsége 48 V névleges feszültség, a címen 210 Ah kapacitású és egy 10 kWh. A nagyfeszültségű rendszerekhez képest a 48 V-os busz egyszerűsíti a kábelezést, a védelmi intézkedéseket és a karbantartást, és a rendszert a lakossági környezetben könnyebben kezelhető egyenáramú feszültségtartományban tartja.

A skálázhatóság moduláris: legfeljebb 3 egység párhuzamosan, legfeljebb 30 kWh tárolási kapacitás. Ez már meghatározza a projekt határait — lakóépületek és kis üzleti létesítmények —, és ezt az árajánlat készítésekor figyelembe kell venni, mivel ez a rendszer építészeti korlátja.

Milyen inverter: egyfázisú vagy háromfázisú?

A választás a szállítást követi: SZŰZ egyfázisú fogyasztók számára, legfeljebb 6 kW-ig, LYBRA háromfázisú fogyasztók, nagyobb teljesítményű napelemes rendszerek (akár 18 kW-ig) vagy olyan esetekben, ahol szükség van rá két akkumulátor-csatlakozó a címen 125 A × 2 töltési/kisütési áram.

2. A mindent eldöntő korlát: C-érték 0,5

Ez a legfontosabb műszaki adat, amelyet az árajánlat aláírása előtt meg kell ismerni. A HEIWIT akkumulátor 0,5-ös C-érték töltés és kisülés során: ez azt jelenti, hogy egy 10 kWh-s modul legfeljebb 5 000 W folyamatos teljesítmény (100 A), a következővel: 6 kW-os csúcsérték.

A tervező számára ebből közvetlen gyakorlati következménye adódik:

• 1 modul (10 kWh) → 5 kW folyamatos teljesítmény: alkalmas egy VIRGO 3K-S vagy 4K6-S készülékhez.
• 2 modul (20 kWh) → 10 kW folyamatos teljesítmény: használja ki teljes mértékben a VIRGO 6K-S vagy a LYBRA 10K-T készülék adta lehetőségeket.
• 3 modul (30 kWh) → 15 kW folyamatos teljesítmény: az a konfiguráció, amely a LYBRA 12K-T teljes teljesítményét kiaknázza.

Egy LYBRA 12K-T és egy 10 kWh-s modul összekapcsolása technikailag lehetséges, de kisütéskor az akkumulátor teljesítménye 5 kW-nál megáll: a fennmaradó 7 kW-ot napelemekből vagy a hálózatból kellene biztosítani. Ez a leggyakoribb méretezési hiba, amelyet logikus gondolkodással el lehet kerülni először kW-ban majd a kWh-ban.

3. A fotovoltaikus rendszer méretezése

Mivel a VIRGO-n 2 MPPT, a LYBRA-n pedig 3 MPPT van (1 sor MPPT-nként), a sorok tervezése során három, egyszerre teljesítendő korlátozást kell figyelembe venni:

• Üresjárati feszültség (Voc) a legalacsonyabb hőmérsékleten a 600 V-os (VIRGO) vagy 800 V-os (LYBRA) határérték alatt.
• MPP-feszültség a hasznos tartományon belül: 100–550 V a VIRGO-n, 130–800 V a LYBRA-n.
• Stringáram a VIRGO-n az MPPT-n keresztül legfeljebb 16 A (rövidzárlat esetén 20 A), a LYBRA-n pedig az MPPT-n keresztül legfeljebb 20 A (rövidzárlat esetén 24 A).

A DC/AC túlméretezés széles körben támogatott: egy VIRGO 3K-S képes fogadni 8 kW-os napelem-rendszer 3 kW váltakozó áramon, ami nagyon kedvező arány. Akkumulátoros rendszer esetén ez valódi előnyt jelent, mivel a nap közepén keletkező többletenergia nem vész kárba, hanem tárolásra kerül — feltéve, hogy a töltési teljesítmény (5 kW modulonként) elegendő annak felvételéhez.

4. Hőmérsékleti tartomány: -25 °C / +60 °C

Éppen ebben a tekintetben tűnik ki egyértelműen a nátriumalapú kémia a gyakorlati alkalmazás során. A HEIWIT akkumulátor a következő értéket adja meg: üzemeltetési hőmérséklet: -25 °C és +60 °C között és -40 °C és +70 °C közötti tárolási hőmérséklet, relatív páratartalom 0–100%.

A lényeg nem maga a specifikáció, hanem az, hogy ez mit jelent a tervezés során: a fűtetlen garázsok, pincék, külső gépészeti helyiségek és az E vagy F éghajlati övezetben történő telepítések mindennapos forgatókönyvvé válnak, anélkül, hogy a helyiség fűtését kellene tervezni, vagy téli reggeleken – éppen azokban az órákban, amikor a fotovoltaikus rendszer újraindul, és az önfogyasztás a legértékesebb – terhelési korlátozásokat kellene elfogadni.

Az inverterek is ugyanebben a tartományban mozognak (-25…+60 °C), 45 °C felett a LYBRA-nál csökkentett teljesítménnyel. A minőségi osztály IP66 a VIRGO és IP65 A LYBRA kialakítása lehetővé teszi a nehéz körülmények között történő felszerelést; az akkumulátor viszont IP20 és telepíteni kell kizárólag belül.

5. Áramellátás-folytonosság és tartalék áramellátás

Mindkét invertercsalád hibrid, és úgy működik, hogy hálózati és hálózaton kívüli. A LYBRA kijelenti, hogy 10 ms-nál rövidebb kapcsolási idő, egy 20 kVA csúcsérték 10 másodpercig és egy generátor bemenet (legfeljebb 36,4 A, 185–276 V tartományban).

A 10 ms az a paraméter, amely lehetővé teszi a tartalék áramellátás használatát érzékeny fogyasztók esetén; a 20 kVA csúcsteljesítmény pedig a motorok – hőszivattyú, autokláv, kompresszorok – indulási áramcsúcsainak kezelésére szolgál, amelyek egyébként bekapcsolnák a védelmi rendszert indításkor. Ugyanakkor nem szabad megfeledkezni a 2. pontban szereplő korlátozásról: hosszan tartó tartaléküzem esetén a folyamatosan leadható teljesítmény az akkumulátor teljesítménye marad, azaz modulonként 5 kW.

6. Az átalakítási lánc tényleges hatékonysága

A feltüntetett hozamokat útvonalonként kell értelmezni, nem pedig külön-külön:

A saját fogyasztásra szánt energia közvetlenül csak a DC/AC átalakításért fizet. Az áthaladó energia az akkumulátorból töltés és kisütés. A hatékony méretezés tehát maximalizálja a termeléssel egyidejű fogyasztás arányát, az akkumulációt pedig az esti fogyasztás eltolására használja — nem pedig minden kWh esetében kötelező lépésként.

Nem szabad figyelmen kívül hagyni a VIRGO 10 W alatti éjszakai sajátfogyasztását: éves szinten ez kevesebb mint 90 kWh készteljesítményt jelent.

7. Ciklusok, átbocsátási teljesítmény és élettartam

Az akkumulátor kapacitása több mint 6 500 ciklus a címen A 90% ajánlott DoD-értéke. Ez a ténylegesen rendelkezésre álló energiára lefordítva:

Egy megfelelően méretezett lakossági rendszerben általában évi 250–300 ekvivalens ciklusot számolnak. 6 500 ciklus esetén ez a következő nagyságrendű élettartamot jelenti: 20 év és annál több, jóval a 10 év garancia amely az akkumulátort és az invertert kíséri.

Ez a megfelelő mutató az ajánlatok összehasonlításához: nem a beépített kWh-ra vonatkozó ár, hanem a az élettartam alatt ténylegesen szolgáltatott kWh-ra jutó költség.

8. AI Care: az irányítás, amely eldönti, mikor érdemes mit tenni

Egy tárolóval rendelkező rendszer csak akkor teremt értéket, ha minden nap helyesen dönt a három lehetőség közül: saját fogyasztás, tárolás vagy a hálózatba történő betáplálás. AI Care automatizálja ezt a döntést a fotovoltaikus termelés előrejelzésével 24 óra a tényleges fogyasztás elemzésével összekapcsolva, előtérbe helyezve a A legmagasabb PUN-érték.

A karbantartás terén figyelemmel kíséri a cellák hőmérséklete és feszültsége valós időben, becslése szerint a SOH és a hátralévő élettartamot, valamint előre jelzi az elhasználódást. A rendszer minden döntését nyomon követik és elmagyarázzák a AI-napló, iOS- és Android-alkalmazásokkal, havi jelentésekkel, a megtakarítás és az elkerült CO₂-kibocsátás kiszámításával.

A szerelők számára a hozzáadott érték mind az előkészítési, mind a befejező szakaszban jelentkezik: intelligens költségbecslő a számla automatikus beolvasásával és az ügyfél tetőjén elhelyezett kábelelrendezéssel, valamint flottakezelés az összes telepített berendezés áttekintése egyetlen képernyőn.

9. Három tipikus konfiguráció

Egyfázisú családi ház, gázfűtés

• FV 4,5 kWp — VIRGO 4K6-S — 1 db 10 kWh-s modul
• 5 kW-os akkumulátor-teljesítmény: fedezi az indukciós konyha és a háztartási készülékek esti csúcsigényét.
• A legelterjedtebb konfiguráció, amely a legjobb arányt biztosítja a beruházás és az önfogyasztás között.

Egyfázisú, teljes mértékben elektromos ház hőszivattyúval

• FV 8 kWp — VIRGO 6K-S — 2 db 10 kWh-s modul (20 kWh)
• 10 kW-os akkumulátor-teljesítmény: egyszerre képes ellátni a hőszivattyút, az indukciós főzőlapot és az autó lassú töltését.
• A második modul egyaránt szolgál az esti önellátáshoz, valamint a nappali fogyasztási csúcsok kiegyenlítéséhez.

Háromfázisú fogyasztó, kisvállalkozás vagy lakás, amely kifejezetten modern stílusú

• FV 15 kWp — LYBRA 12K-T — 3 db 10 kWh-s modul (30 kWh)
• 15 kW-os akkumulátor-teljesítmény és < 10 ms-os átkapcsolási idővel rendelkező tartalék áramforrás.
• Használja ki a 3 MPPT-t különböző tájolású napelem-mezőkön, valamint a generátor bemenetet harmadik forrásként.

10. Telepítés: a helyszíni szemle során ellenőrizendő fizikai korlátok

Az akkumulátor modul mérete 465 × 268 × 918 mm és súlya kevesebb, mint 116 kg. Ez a két számot kell mindenekelőtt ellenőrizni:

• A tartó teherbírása: három modul esetén a 340 kg-ot meghaladja a súly egy kis alapterületen. Nemcsak a helyigényt, hanem a szerkezetet is ellenőrizni kell.
• Megközelítési útvonal: A modulonkénti 116 kg súly megfelelő kezelést és a telepítési helyig vezető járható utat igényel.
• Belső tér: Az IP20 azt jelenti, hogy a készülék nem lehet közvetlen víz- vagy porhatásnak kitéve.
• Zajszint: a csendes akkumulátor és a 25 dB alatti VIRGO lehetővé teszi a lakóhelyiségek közelében történő felszerelést is; a < 45 dB(A) értékű, intelligens szellőzéssel ellátott LYBRA inkább műszaki helyiségekben ajánlott.

Az akkumulátor és az inverter közötti kommunikáció a következő módon történik: CAN-busz / RS485, beépített BMS-sel és színes LED-es érintőképernyővel, amelyen a töltési állapot is látható. A távvezérlés a VIRGO esetében Wi-Fi-n és LAN-on, a LYBRA esetében pedig Wi-Fi-n, Bluetooth-on és RS485-ön érhető el.

11. Jogi előírások és hálózati csatlakozás

A rendszer az olasz hálózatra való csatlakozásra vonatkozóan tanúsítvánnyal rendelkezik a következő szerint: CEI 0-21:2022 (V2:2022 és V3:2024 változatokkal az akkumulátor tekintetében), valamint rendelkezik a biztonsági és elektromágneses összeférhetőségi tanúsítványokkal IEC 62109-1/-2, IEC 62040-1 és sorozat EN/IEC 61000-6.

A beépített védelmi funkciók között szerepel az izoláció- és maradékáram-figyelés, a polaritásfordítás, az „anti-islanding” védelem, a túláram- és váltakozóáramú rövidzárlat-védelem, valamint a távoli kikapcsolás; a LYBRA emellett integrálja II. típusú egyenáramú (DC) és III. típusú váltakozó áramú (AC) SPD és egy egyenáramú leválasztó.

Rendelkezik továbbá a főbb európai piacokra vonatkozó tanúsítványokkal is — VDE-AR-N 4105, EN 50549-1, G98/G99, C10/11 —, ami fontos szempont azok számára, akik több országban is tevékenykednek.

Projektellenőrzőlista

1. A óránkénti fogyasztási profil tényleges, nem az éves fogyasztás.
2. A következőket kell meghatározni: csúcs-kW szükségesek, és ebből adódik a modulok száma (egyenként 5 kW).
3. A váltót az áramellátás és a fotovoltaikus teljesítmény alapján válasszuk ki, ügyelve arra, hogy az összhangban legyen az akkumulátor teljesítményével.
4. Ellenőrizze a húrok a téli üresjárati feszültségről és az MPPT-áramról.
5. Helyszíni ellenőrzés kapacitás, hozzáférés és belső környezet a lerakáshoz.
6. Az ajánlat értékelése a a hasznos élettartam alatt szolgáltatott kWh-ra jutó költség, nem pedig a kiindulási áron.

Megtervezzük a rendszerét

Minden rendszer eltérő fogyasztási profillal indul. Ha a tényleges fogyasztásod alapján szeretnéd megtervezni a rendszert, akkor információt kérni vagy közvetlenül fordulj egy Heiwit partner szerelő a környékeden.

További információk: a HEIWIT nátrium-ion akkumulátor · VIRGO egyfázisú inverter · LYBRA háromfázisú inverter · AI Care