Σχεδιαστική ενίσχυση για φωτοβολταϊκό σύστημα

Χρόνος διαβασματός 6 λεπτά

Ενημερώθηκε – 2 Σεπτεμβρίου 2024

Η εγκατάσταση ενός φωτοβολταϊκού συστήματος δεν είναι επιστήμη πυραύλων, αλλά απαιτεί έναν ορισμένο προσανατολισμό, τον οποίο αυτή η βοήθεια σχεδιασμού θα ήθελε να παρέχει εδώ στο πλαίσιο ενός υποδειγματικού φωτοβολταϊκού συστήματος.

Για τους νομικούς κανονισμούς που διέπουν την εγκατάσταση και θέση σε λειτουργία φωτοβολταϊκών συστημάτων, βλ εδώ. Τα Φ/Β συστήματα που λειτουργούν στο δημόσιο δίκτυο ηλεκτρικής ενέργειας και παράγουν ισχύ άνω των 600 W πρέπει να εγκρίνονται από εγκεκριμένη εταιρεία ηλεκτρισμού. Αυτό συνήθως φροντίζει επίσης τη διαδικασία εγγραφής.

Λίστα επιθυμιών

Το σύστημα θα πρέπει να παράγει περίπου 2 kW ισχύος, να εξακολουθεί να προσφέρει απόθεμα επέκτασης 4 kW, να αποτελείται από όσο το δυνατόν λιγότερες μονάδες, να παρέχει ηλεκτρική ενέργεια ακόμη και σε περίπτωση διακοπής ρεύματος, διαφορετικά να ελαχιστοποιεί τη χρεώσιμη κατανάλωση ηλεκτρικής ενέργειας τις ηλιόλουστες μέρες και να τοποθετείται σε δίρριχτη στέγη με νότιο προσανατολισμό.

Μόλις καθοριστεί αυτή η λίστα επιθυμιών, ήρθε η ώρα να επιλέξετε τα εξαρτήματα. Ένα πλήρες BOM παρατίθεται στο τέλος αυτού του άρθρου.

Φ/Β μονάδες

Το πρώτο πράγμα που πρέπει να λάβετε υπόψη εδώ είναι το επίσημο καλούπι: στη Γερμανία, μονάδες με γυάλινη επιφάνεια κάλυψης έως 2 τετραγωνικά μέτρα επιτρέπονται μόνο για εγκατάσταση στέγης. Οι μεγαλύτερες μονάδες εγκρίνονται μόνο για εγκατάσταση σε ανοιχτό χώρο. Και όχι, δεν μετράει η πραγματική περιοχή κάλυψης «γυαλιού», αλλά, πώς θα μπορούσε να είναι διαφορετικά, οι εξωτερικές διαστάσεις της μονάδας, δηλαδή συμπεριλαμβανομένου του πλαισίου...

Μπορεί να διαβαστεί στο MVV BT, εκεί υπό Β 3.2.1.25 και Β 3.2.1.27.

Αυτό σημαίνει ότι οι μονάδες 450 W είναι συνήθως το ανώτερο όριο. Εάν θέλετε να τηρήσετε το όριο ισχύος των 2 kW, θα εγκαταστήσετε 6 x 330 W και έτσι θα επιτύχετε 1.980 W. Λαμβάνοντας υπόψη την απόδοση των 19,7 %, η επιλογή πέφτει σε μια μονάδα από τη Heckert Solar NEMO 2.0 60M, με διαστάσεις 1.670 x 1.006 χλστ. στα 400 ευρώ περίπου. Για 6 τεμάχια το σύνολο είναι γύρω στα 2.400 ευρώ.

Παράλληλη / σειριακή σύνδεση

Ερώτηση δοκιμής: γιατί 6 x 330 W = 1.980 W και όχι 5 x 400 W = ακριβώς 2.000 W;

Λοιπόν, μια ματιά στις προδιαγραφές του προγραμματισμένου μετατροπέα αποκαλύπτει ότι απαιτεί τουλάχιστον 64 V DC τάση χωρίς φορτίο για να λειτουργεί αξιόπιστα και το πολύ 145 V DC.

Οι μονάδες 330 W παράγουν μια τάση ρελαντί 41,1 V. Τρεις από αυτές που συνδέονται σε σειρά έχουν ως αποτέλεσμα 41,1 + 41,1 + 41,1 = 123,3 V DC στα 990 W.

Εάν συνδέσετε μια δεύτερη σειρά τριών μονάδων παράλληλα, το αποτέλεσμα είναι –ακόμα– 123,3 V, αλλά τώρα 2 x 990 W = 1.980 W.

Οι παράλληλες συνδέσεις πρέπει να γίνονται πάντα με την ίδια τάση και επομένως τον ίδιο αριθμό μονάδων. Εδώ η οριακή τιμή είναι η (συνιστώμενη) μέγιστη ονομαστική ισχύς του μετατροπέα των 4.800 W. Επομένως, θα μπορούσατε να συνδέσετε το πολύ 14 μονάδες παράλληλα, αλλά τότε δεν θα φτάσετε την τάση εκκίνησης, την ελάχιστη τάση χωρίς φορτίο των 64 V .
Εναλλακτικά, μια παράλληλη σύνδεση 7 μονάδων και μια σειριακή σύνδεση μιας δεύτερης παράλληλης σύνδεσης που περιλαμβάνει 7 δομοστοιχεία θα μπορούσε να θεωρηθεί. Αυτά στη συνέχεια έχουν ως αποτέλεσμα 7 x 330 W = 2.310 W x 2 = 4.620 W σε 2 x 41,1 V = 82,2 V, πράγμα που σημαίνει ότι πληρούνται όλες οι προδιαγραφές του μετατροπέα.

Η σύνδεση σειράς, από την άλλη πλευρά, έχει τη μέγιστη τάση χωρίς φορτίο του μετατροπέα ως ανώτερο όριο τάσης, εδώ 145 V. Επειδή δεν πρέπει να πιέζετε τίποτα στο όριο, αλλά να τηρείτε τη συνιστώμενη τιμή τάσης, η οποία δίνεται εδώ ως 115 V, τα 123,3 V είναι καλά στον αγώνα.

Υλικό τοποθέτησης

Δεδομένου πλάτους μονάδας 1.006 mm, το απαιτούμενο μήκος ράγας τοποθέτησης είναι 6 x 1.006 = 6.036 mm, συν 5 x 12 mm απόσταση μονάδων ( = 60 mm) για τους μεσαίους σφιγκτήρες και 2 x 10 mm ( = 20 mm) για το άκρο σφιγκτήρες, συνολικά 6.116 χλστ.

Για τη συναρμολόγηση των μονάδων μήκους 1.670 mm, θα πρέπει να χρησιμοποιηθούν τρεις ράγες μήκους 4.400 mm η κάθε μία, η μία από τις οποίες θα πρέπει να κοπεί σε περίπου 2000 mm.

Απαιτούνται 10 μεσαίοι σφιγκτήρες και απαιτούνται 4 ακραίοι σφιγκτήρες. Βίδες στερέωσης 14 τεμαχίων. Βύσμα προφίλ 2 τεμάχια.

Μια επιλογή από διαφορετικά προϊόντα από Schletter, ένας από τους κορυφαίους προμηθευτές συστημάτων τοποθέτησης Φ/Β.

Υλικό για τοποθέτηση στέγης

Οι ράγες στερέωσης συγκρατούνται στις ράβδους (αυτές στις οποίες είναι στερεωμένες οι ράβδοι οροφής, δηλαδή αυτές που εκτείνονται κάθετα στη μαρκίζα) χρησιμοποιώντας άγκιστρα οροφής.

Αν και τα άγκιστρα οροφής δεν αντιπροσωπεύουν απαραίτητα το μικρότερο μέρος του κόστους, θα πρέπει να τους δοθεί ιδιαίτερη προσοχή: ολόκληρη η επένδυση εξαρτάται από αυτά, με την πραγματική έννοια της λέξης!

Τα άγκιστρα οροφής προσφέρονται για μια μεγάλη ποικιλία σχημάτων κεραμιδιών οροφής. Επομένως, είναι σημαντικό να προσδιορίσετε πρώτα το ταψί που θα τοποθετήσετε και στη συνέχεια να επιλέξετε τα άγκιστρα οροφής. Θα πρέπει να παρέχεται ένα άγκιστρο οροφής για κάθε ράγα στερέωσης για κάθε ράβδο ρύθμισης. Εάν έχετε τρεις ράγες στερέωσης, πρέπει να υπολογίσετε τον τριπλάσιο αριθμό των αγκίστρων οροφής.

Κάθε άγκιστρο οροφής πρέπει να στερεώνεται στην μπατονέτα με τουλάχιστον δύο βίδες. Αυτό έχει ως αποτέλεσμα διπλάσιο αριθμό βιδών σε σχέση με τον αριθμό των γάντζων στέγης.

Κάθε ταψί πρέπει να είναι προσεκτικά εφοδιασμένο με μια εσοχή για το άγκιστρο μεταφοράς χρησιμοποιώντας έναν μύλο κοπής. Θα πρέπει να παίζει λίγο δεξιά και αριστερά. Ομοίως, το άγκιστρο δεν πρέπει να στηρίζεται απευθείας στο κάτω ταψί για να αποτρέψει το σπάσιμο του (παλαιότερου) σκεύους λόγω πίεσης ανέμου ή φορτίου χιονιού. Αυτό σημαίνει ότι πρέπει να υπάρχει κάποιο παιχνίδι πάνω από το γάντζο προς την κάτω πλευρά του τηγανιού.

Μια εσοχή που είναι πολύ γενναιόδωρη θα πρέπει να αποφεύγεται ώστε να μην παρέχει αποτελεσματικά είσοδο για σφήκες, άλλα παράσιτα ή ακόμα και ριπές ανέμου.

Η τοποθέτηση των γάντζων οροφής είναι εδώ περιγράφεται αναλυτικά.

Αντιστροφέας

Ως μετατροπέας απαιτείται υβριδικός μετατροπέας, π.χ Steca Solarix PLI 5000-48 στα 899 ευρώ. Steca είναι ένα άλλο εμπορικό σήμα της KATEC, στην οποία ανήκει και το εμπορικό σήμα Πλευρικός και σημαίνει μακροζωία και αξιοπιστία.

Έχει ονομαστική ισχύ 4.800 W, για προστασία με διακόπτη κυκλώματος 40 A, ονομαστική τάση μπαταρίας 48 V, μέγιστο ρεύμα φόρτισης μέσω Φ/Β και εναλλασσόμενη τάση 140 A, ονομαστικά 80 A. Η σύνδεση AC είναι 6 .. 12 χλστ², πλευρά DC τουλάχιστον 35 mm² (καλύτερα 50 χλστ²) συνταγογραφείται.

Ο τοίχος στερεώνεται χρησιμοποιώντας τρεις βίδες 5 mm δεν περιλαμβάνονται στην παράδοση.

Κατά την επιλογή της θέσης εγκατάστασης, θα πρέπει να διασφαλίζεται η μόνιμη προσβασιμότητα, καθώς και η συντομότερη δυνατή διαδρομή καλωδίου για τη σύνδεση AC, ειδικά(!) η σύνδεση με τις μπαταρίες, ώστε να αποφεύγονται περιττές απώλειες.

Θα πρέπει επίσης να εξεταστεί το ενδεχόμενο σύνδεσης καλωδίου LAN με το δρομολογητή ή τον διακόπτη για σκοπούς διαμόρφωσης και διάγνωσης.

Τοποθέτηση των τριών διαδρομών καλωδίων (AC, DC, LAN) σε ξεχωριστές σωλήνες εγκατάστασης η κατάλληλη διάμετρος έχει νόημα. Τα καλώδια δεν πρέπει σε καμία περίπτωση να περνούν σε αγωγό καλωδίων.

Μπαταρίες

Η επιλογή του τύπου μπαταρίας εξαρτάται κυρίως από την προθυμία επένδυσης: Οι μπαταρίες LiFePo4 κοστίζουν δύο έως τρεις φορές περισσότερο από τις συμβατικές ηλιακές μπαταρίες AGM και ζυγίζουν μόνο περίπου το ένα τρίτο, το οποίο είναι, ωστόσο, ασήμαντο όταν εγκαθίστανται σταθερές. Σε αυτοκινούμενο, όμως, κάθε κιλό που εξοικονομείται μετράει.

Χονδρική διαφορά μεταξύ LiFePo4 και AGM, εκτός από την πηγή ενέργειας που χρησιμοποιείται και το βάρος: Οι μπαταρίες LiFePo4 διατηρούν την τάση τους σχεδόν ίδια καθ' όλη τη διάρκεια της περιόδου εκφόρτισης, ενώ οι μπαταρίες AGM έχουν ταχύτερη πτώση τάσης.

Οι διαφορές στην ποιότητα έχουν ιδιαίτερο αντίκτυπο στον αριθμό των εγγυημένων κύκλων εκφόρτισης και στην εγγυημένη χωρητικότητα που εξακολουθεί να είναι διαθέσιμη μετά την ολοκλήρωσή τους.

Η ποιότητα είναι παρόμοια με τις μπαταρίες AGM, αλλά εδώ οι διαφορές είναι μάλλον οριακές αν προτιμάτε γνωστούς κατασκευαστές. Η εμπειρία και η ποιότητα εξαρτώνται η μία από την άλλη και επομένως και η τιμή.

Παρεμπιπτόντως: συνήθως υπολογίζεις με kW όταν πρόκειται για ισχύ. Η απόδοση της μπαταρίας σε kWh υπολογίζεται από τη χωρητικότητα της μπαταρίας σε Ah πολλαπλασιασμένη με την τάση σε V. Μια μπαταρία 250 Ah με 13,6 V αποδίδει επομένως 250 x 13,6 = 3.600 Wh ή 3,6 kWh.

Αυτό παρέχει μια καλή επισκόπηση των μπαταριών LiFePo4 δικτυακός τόπος, μια προτεινόμενη μπαταρία AGM είναι π.χ αυτό.

Όταν συνδέετε τις μπαταρίες, χρησιμοποιείτε πάντα πολύ υψηλά ρεύματα (140 A και περισσότερα δεν είναι ασυνήθιστα) όσον αφορά τις διατομές καλωδίων που πρόκειται να χρησιμοποιηθούν (50 mm² και άλλα) σημειώστε! Ο συνδεδεμένος πίνακας παραθέτει τα ρεύματα AC και DC επειδή το φορτίο του καλωδίου είναι διαφορετικό για AC και DC.

Υπολογισμός διατομής καλωδίου

Εδώ μπορεί να υπολογιστεί η απαραίτητη διατομή των χάλκινων καλωδίων για εφαρμογές DC, όπως και η πτώση τάσης. Τα κίτρινα πεδία είναι επεξεργάσιμα:

BOM

Ηλεκτρολογική εγκατάσταση

• Υβριδικός μετατροπέας Steca Solarix PLI 5000-48
• ? x Μπαταρίες 12 V 260 .. 280 Ah (AGM / LiFePo4)

• ? m Καλώδιο AC 3 x 6 mm²
• 3 x σωληνωτές προεξοχές καλωδίων 6 mm²
• Καλώδιο DC (κόκκινο / μαύρο) 35 mm²
• 2 x δακτυλιοειδείς ωτίδες καλωδίου 35 mm² Μ6
• Διακόπτης κυκλώματος 40A (π.χ. ABB S201B40 S201-B40)
• προαιρετικό: Διακόπτης FI 40A (ABB F202A-40/0.03 2-πολικός τύπος Α)
• 3x σωλήνες εγκατάστασης (συν αριθμό τεμαχίων ανάλογα με το συνολικό μήκος που απαιτείται)
• Στήριγμα για σωλήνες εγκατάστασης
• ? x Βίδες Torx 4 x 40 mm / πείροι για υποδοχές των σωλήνων εγκατάστασης
• 3 x βίδες Torx 5 x 60 mm / πείροι για μετατροπέα
• ? m καλώδιο DC 35 mm² ή μεγαλύτερο
• ? x Βύσματα καλωδίων δακτυλίου / βύσματα πόλων για πόλους μπαταρίας
• ? x Υποδοχή ασφαλειών για ασφάλειες υψηλού ρεύματος ANL
• πανομοιότυπος αριθμός ασφαλειών υψηλού ρεύματος ANL
• προαιρετικό: διακόπτης αποσύνδεσης μπαταρίας (σημείωση μέγιστη χωρητικότητα μεταγωγής)

Φ/Β μονάδες και καλώδια

• 6 x 330W NEMO 2.0 60M
• 2 x Y υποδοχές για παράλληλη σύνδεση των 3 μονάδων που συνδέονται σε σειρά
• 1 x απαιτούμενο μήκος καλωδίου από τη συν σύνδεση της πρώτης μονάδας στην υποδοχή Y (π.χ. κόκκινο +)
• 1 x απαιτούμενο μήκος καλωδίου από τη μείον σύνδεση της τρίτης μονάδας στην υποδοχή Y (π.χ. μαύρο -) - η σειριακή σύνδεση μεταξύ συν και πλην των μονάδων 1, 2 και 3 πραγματοποιείται μέσω των βυσμάτων καλωδίων που βρίσκονται στις μονάδες
• 1 x απαιτούμενο μήκος καλωδίου από τη συν σύνδεση της έκτης μονάδας στην υποδοχή Y (π.χ. κόκκινο +)
• 1 x απαιτούμενο μήκος καλωδίου από την αρνητική σύνδεση της τέταρτης μονάδας στην υποδοχή Y (π.χ. μαύρο -) - οι σειριακές συνδέσεις μεταξύ συν και πλην των μονάδων 4.5 και 6 γίνονται μέσω των βυσμάτων καλωδίων που βρίσκονται στις μονάδες
• 1 x απαιτούμενο μήκος καλωδίου από την έξοδο του κεντρικού βύσματος Υ στον μετατροπέα (π.χ. κόκκινο +)
• 1 x απαιτούμενο μήκος καλωδίου από την έξοδο του κεντρικού βύσματος Υ στον μετατροπέα (π.χ. μαύρο -)

Υλικό στερέωσης οροφής

• 3 x ράγα στήριξης Schletter Eco05 4.400 χλστ
• ? x Άγκιστρα οροφής – σύμφωνα με τις υπάρχουσες μπάρες και το σχέδιο κεραμιδιών οροφής
• 2 x αριθμός γάντζων οροφής - βίδες για στερέωση στην μπατονέτα

Εργαλείο

• Πένσα πτύχωσης για σωληνοειδείς προεξοχές καλωδίων έως 10 mm²
• Πένσα πτύχωσης (με μακρύ μοχλό ή υδραυλική) για δακτυλιοειδή ωτίδες καλωδίου έως 50 mm²
• Κατσαβίδι Phillips
• Τρυπάνι / κατσαβίδι μπαταρίας
• (πέτρινα) τρυπάνια/μύτες κατσαβιδιού
• Σετ καστάνια / δυναμόκλειδο 1 .. 3 Nm
• Μύλος κοπής / δίσκος κοπής για σκυρόδεμα
• Τύμπανο καλωδίου με κατάλληλο μήκος καλωδίου

Σημειώσεις

Η λίστα ανταλλακτικών δεν ισχυρίζεται ότι είναι πλήρης και απλώς παρέχει οδηγίες σχετικά με τα υλικά και τα εργαλεία που απαιτούνται.

Όλες οι εργασίες ηλεκτρικής εγκατάστασης πρέπει να εκτελούνται από εξειδικευμένο προσωπικό σύμφωνα με τους ισχύοντες κανονισμούς. Όταν εργάζεστε σε ηλεκτρικές εγκαταστάσεις, πρέπει να διατηρούνται πάντα χωρίς ρεύμα!
Για την ενημέρωση μη εμπλεκόμενων τρίτων, κατά τη διάρκεια της εργασίας πρέπει να τοποθετούνται κατάλληλες ενημερωτικές πινακίδες στις συσκευές τερματισμού λειτουργίας.

ps Εάν χρειάζεστε προσωπική υποστήριξη στην υλοποίηση έναντι αμοιβής, μπορείτε να το κάνετε έκδοση εισιτηρίων φτιαχνω, κανω!