Diskussion über die Planung netzunabhängiger Photovoltaikanlagen für Solarstraßenbeleuchtung – LitelSolar-Produktionsanlage

01 Grundlegende Daten, die vor der Installation verstanden werden müssen: Zunächst muss die Spannungsphase des Nutzers geklärt werden: Handelt es sich um einphasigen Wechselstrom mit 220 V oder dreiphasigen Wechselstrom mit 380 V? Dies bestimmt die Ausgangskennlinie des Wechselrichters. Als Nächstes ist die Art der Last zu bestimmen: Induktive oder ohmsche Last? Dies bestimmt die Lastleistung und die Ausgangswellenform des Wechselrichters. Drittens ist die Volllastlaufzeit der Last zu ermitteln, d. h. wie viel Strom wird durchschnittlich pro Tag benötigt? Bei einer netzgekoppelten Photovoltaikanlage ohne Energiespeicher genügt es, die Leistung der Photovoltaikmodule entsprechend anzupassen. Bei einer netzunabhängigen Photovoltaikanlage muss zusätzlich die Batteriekapazität berechnet werden, insbesondere für den Fall, dass an Regentagen kein Photovoltaikstrom erzeugt wird. Außerdem muss die Eigenreserveleistung des Systems berücksichtigt werden. 02 Fallbeispiel: Autarke Photovoltaik-Stromerzeugung. Wir betrachten die autarke Photovoltaik-Anlage eines kleinen Landwirts an einem See als Beispiel. Aufgrund der langen Übertragungswege sind die Kosten hoch, und die Leistungs- und Spannungsverluste in den Leitungen sind beträchtlich. Ein Taifun führt zu instabiler Stromversorgung und häufigen, unerwarteten Stromausfällen, was die Produktion und den Stromverbrauch des Haushalts beeinträchtigt. Daher wird der Einsatz einer autarken Photovoltaik-Anlage vorgeschlagen. Tagsüber ist die Sonneneinstrahlung hoch. Die Photovoltaikanlage wandelt den erzeugten Strom direkt in einen Wechselrichter um, versorgt die Anlage und lädt gleichzeitig die Batterie. Nachts gibt die Batterie den erzeugten Strom wieder in einen Wechselrichter zurück. Die Spannung beträgt 220 V Wechselstrom, 50 Hz. Die elektrischen Geräte umfassen hauptsächlich: eine Sauerstoffpumpe für den Fischteich (300 W), 10 Fernseher + Satellitenreceiver (200 W), einen Reiskocher (750 W), einen Induktionsherd (2000 W), einen Kühlschrank (100 W) und eine Beleuchtung (100 W), die nicht gleichzeitig genutzt wird. Die Sauerstoffpumpe läuft tagsüber bei Sonnenschein und nachts nicht. Die Leistung der übrigen elektrischen Geräte beträgt ca. 3000 W, der tägliche Stromverbrauch ca. 10 kWh. Da der See ausreichend Licht erhält, werden Regentage nicht berücksichtigt. Eigenleistungsreserve. 03. Photovoltaik-Wechselrichter. Basierend auf den vom Nutzer bereitgestellten Daten, SAKO Sanke? Es wurde ein netzunabhängiger Photovoltaik-Wechselrichter mit einer Leistung von 48 V und 6 kVA, einem Leistungsfaktor von 0,9 und einem Wirkungsgrad des Wechselrichters von über 88 % ausgewählt. Die tatsächliche Lastleistung kann bis zu 5000 W erreichen und erfüllt somit die Leistungsanforderungen der elektrischen Geräte des Nutzers. 04 Batteriekapazität: Der in diesem netzunabhängigen Photovoltaik-Stromerzeugungssystem verwendete Energiespeicher ist eine gängige Blei-Säure-Batterie mit hoher Kapazität und gutem Preis-Leistungs-Verhältnis. Die Reservekapazität der Batterie beträgt 10 kWh. Da die Gleichspannung des Photovoltaik-Wechselrichters 48 V beträgt, ergibt sich die theoretische Kapazität der Batterie zu: 10000 VAh / 48 V × 208 Ah. Gemäß den relevanten technischen Normen für Batterien ist eine Entladerate von 0,5 C2 wirtschaftlich und sinnvoll, um die Anzahl der Lade- und Entladezyklen der Batterie zu gewährleisten und ihre Lebensdauer effektiv zu verlängern. Aufgrund der ausreichenden Sonneneinstrahlung am See wird der Photovoltaikstrom tagsüber direkt in Strom umgewandelt, sodass kein wiederholtes Entladen der Batterie erforderlich ist. Nachts ist der Stromverbrauch gering und die Entladezeit kurz. Daher wurde die Batterieentladerate in der Auslegung dieses Systems entsprechend auf 0,6C2 erhöht. Berechnung der tatsächlichen Kapazität: 208 Ah / 0,6C2 = 400 Ah. Die Gesamtkapazität beträgt somit: Die Spezifikation der 48-V-400-Ah-Blei-Säure-Batterie lautet 12 V 200 Ah/Stück. Die Schaltung erfolgt in Reihen- und Parallelschaltung (4 Batterien). Insgesamt werden 8 Batterien benötigt. 05 Leistung des Photovoltaikmoduls: Nach Ermittlung der Batteriekapazität anhand der obigen Berechnung wird die Leistungskonfiguration des Photovoltaikmoduls berechnet. Der See bietet eine hohe Sonneneinstrahlung mit einer effektiven Sonnenscheindauer von bis zu 6 Stunden. Mit polykristallinen Silizium-Photovoltaikmodulen wird ein photoelektrischer Wirkungsgrad von 16 % erreicht, der die Vorgaben der Nationalen Energiebehörde erfüllt. Die Berechnungsformel für die Photovoltaik-Stromerzeugung lautet: Systemleistung × Photovoltaikmodulleistung × Sonnenscheindauer × Gesamtkoeffizient. Der Gesamtkoeffizient berücksichtigt Verluste durch Faktoren wie Temperaturschwankungen, Leitungsverluste und den Wirkungsgrad des Reglers (oder Wechselrichters). Er liegt üblicherweise zwischen 0,5 und 0,7, in diesem Fall bei 0,6. Die Berechnung der Photovoltaikmodulleistung ergibt somit: 48 V × 400 Ah / (6 h × 0,6) × 5333 W. Das Modul hat eine Spezifikation von 36 V und 275 W, die Abmessungen betragen 1900 × 980 × 45 mm und die Fläche ca. 2 Quadratmeter. Die Anschlussmethode besteht darin, dass je 2 Module (72 V) in Reihe geschaltet werden, und dann werden 10 Stränge parallel geschaltet. Insgesamt werden 20 Photovoltaikmodule benötigt, die Gesamtleistung beträgt 72 V 5500 W, und die Fläche des Photovoltaikmodulfelds beträgt 40 Quadratmeter.