Βοήθεια σχεδιασμού για ένα φωτοβολταϊκό σύστημα

Χρόνος ανάγνωσης 6 λεπτά

Ενημέρωση - Ιούνιος 2, 2024

Η εγκατάσταση ενός φωτοβολταϊκού συστήματος δεν είναι επιστήμη πυραύλων, αλλά απαιτεί έναν ορισμένο βαθμό προσανατολισμού, τον οποίο το παρόν βοήθημα σχεδιασμού αποσκοπεί να παράσχει στο πλαίσιο ενός υποδειγματικού φωτοβολταϊκού συστήματος.

Για τους νομικούς κανονισμούς που διέπουν την εγκατάσταση και τη θέση σε λειτουργία των φωτοβολταϊκών συστημάτων, βλ. εδώ. Τα φωτοβολταϊκά συστήματα που λειτουργούν στο δημόσιο δίκτυο και παράγουν ισχύ άνω των 600 W πρέπει να εγκρίνονται από εξουσιοδοτημένη ηλεκτρική εταιρεία. Κατά κανόνα, η εταιρεία αυτή χειρίζεται επίσης τη διαδικασία εγγραφής.

Λίστα επιθυμιών

Το σύστημα θα πρέπει να παράγει περίπου 2 kW ισχύος, να διαθέτει εφεδρεία για επέκταση στα 4 kW, να αποτελείται από όσο το δυνατόν λιγότερες μονάδες, να παρέχει ηλεκτρική ενέργεια ακόμη και σε περίπτωση διακοπής του δικτύου, να ελαχιστοποιεί την κατανάλωση χρεώσιμης ηλεκτρικής ενέργειας τις ηλιόλουστες ημέρες και να τοποθετείται σε στέγη με νότιο προσανατολισμό.

Αφού οριστικοποιηθεί αυτή η λίστα επιθυμιών, είναι ώρα να επιλέξετε τα εξαρτήματα. Ένα πλήρες Κατάλογος εξαρτημάτων παρατίθεται στο τέλος του παρόντος άρθρου.

Φωτοβολταϊκές μονάδες

Το πρώτο πράγμα που πρέπει να λάβετε υπόψη εδώ είναι οι επίσημοι κανονισμοί: στη Γερμανία, οι μονάδες επιτρέπονται μόνο για τοποθέτηση σε στέγη με επιφάνεια κάλυψης γυαλιού έως 2 τετραγωνικά μέτρα. Μεγαλύτερες μονάδες επιτρέπονται μόνο για ελεύθερη εγκατάσταση. Και όχι, δεν είναι η πραγματική επιφάνεια κάλυψης "γυαλιού" που μετράει, αλλά, πώς θα μπορούσε να είναι διαφορετικά, οι εξωτερικές διαστάσεις της μονάδας, δηλαδή συμπεριλαμβανομένου του πλαισίου ...

Να διαβαστεί στο MVV BT, υπό Β 3.2.1.25 και Β 3.2.1.27.

Αυτό σημαίνει ότι οι μονάδες 450 W είναι γενικά το ανώτατο όριο. Εάν θέλετε να τηρήσετε περίπου το όριο ισχύος των 2 kW, θα εγκαταστήσετε 6 x 330 W και θα επιτύχετε έτσι 1.980 W. Λαμβάνοντας υπόψη την απόδοση 19,7 %, η επιλογή πέφτει σε μια μονάδα της Heckert Solar, η οποία NEMO 2.0 60Mμε διαστάσεις 1.670 x 1.006 mm για περίπου 400 ευρώ. Με 6 μονάδες, αυτό σημαίνει συνολικά περίπου 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 σχεδιαζόμενου αντιστροφέα αποκαλύπτει ότι απαιτεί τουλάχιστον 64 V DC τάση ανοιχτού κυκλώματος για να λειτουργήσει αξιόπιστα, με μέγιστη τάση 145 V DC.

Οι μονάδες 330 W παράγουν τάση ανοιχτού κυκλώματος 41,1 V. Τρεις από αυτές συνδεδεμένες σε σειρά οδηγούν σε 41,1 + 41,1 + 41,1 = 123,3 V DC στα 990 W.

Εάν μια δεύτερη σειρά τριών μονάδων συνδεθεί παράλληλα, το αποτέλεσμα είναι - και πάλι - 123,3 V, αλλά τώρα 2 x 990 W = 1.980 W.

Οι παράλληλες συνδέσεις θα πρέπει να γίνονται πάντα με την ίδια τάση και συνεπώς με τον ίδιο αριθμό μονάδων. Η οριακή τιμή εδώ είναι η (συνιστώμενη) μέγιστη ονομαστική ισχύς του μετατροπέα 4.800 W. Επομένως, θα μπορούσαν να συνδεθούν παράλληλα το πολύ 14 μονάδες, αλλά τότε δεν θα επιτυγχανόταν η τάση εκκίνησης, η ελάχιστη τάση ανοιχτού κυκλώματος των 64 V.
Εναλλακτικά, θα ήταν δυνατή μια παράλληλη σύνδεση 7 μονάδων και μια σειριακή σύνδεση μιας δεύτερης παράλληλης σύνδεσης που περιλαμβάνει 7 μονάδες. Αυτό θα οδηγούσε σε 7 x 330 W = 2.310 W x 2 = 4.620 W σε 2 x 41,1 V = 82,2 V, που πληροί όλες τις προδιαγραφές του αντιστροφέα.

Το κύκλωμα σειράς, από την άλλη πλευρά, έχει ως ανώτατο όριο τάσης τη μέγιστη τάση ανοιχτού κυκλώματος του αντιστροφέα, στην προκειμένη περίπτωση 145 V. Καθώς δεν πρέπει να πιέζετε τα όρια, αλλά να τηρείτε τη συνιστώμενη τιμή τάσης, η οποία εδώ ορίζεται ως 115 V, είστε καλά στο δρόμο με 123,3 V.

Υλικό στερέωσης

Με δεδομένο πλάτος μονάδας 1.006 mm, αυτό οδηγεί σε απαιτούμενο μήκος ράγας τοποθέτησης 6 x 1.006 = 6.036 mm, συν 5 x 12 mm απόσταση μονάδας (= 60 mm) για τους κεντρικούς σφιγκτήρες και 2 x 10 mm (= 20 mm) για τους ακραίους σφιγκτήρες, δηλαδή συνολικά 6.116 mm.

Για την τοποθέτηση των μονάδων μήκους 1.670 mm έπρεπε να χρησιμοποιηθούν τρεις ράγες μήκους 4.400 mm η καθεμία, εκ των οποίων η μία είναι κομμένη σε μήκος περίπου 2.000 mm.

Απαιτούνται 10 κεντρικοί σφιγκτήρες, 4 ακραίοι σφιγκτήρες. Βίδες για τη στερέωση 14 τεμαχίων. Σύνδεσμος προφίλ 2 τεμάχια.

Μια επιλογή από τα διάφορα προϊόντα από Schletterένας από τους κορυφαίους προμηθευτές συστημάτων στήριξης φωτοβολταϊκών συστημάτων.

Υλικό για τοποθέτηση στην οροφή

Οι ράγες στερέωσης συγκρατούνται στα πηχάκια (εκείνα στα οποία είναι στερεωμένα τα πηχάκια της οροφής, δηλαδή εκείνα που είναι κάθετα στις μαρκίζες) με άγκιστρα οροφής.

Αν και τα άγκιστρα οροφής δεν αποτελούν απαραίτητα το μικρότερο μέρος του κόστους, θα πρέπει να τους δοθεί ιδιαίτερη προσοχή: ολόκληρη η επένδυση εξαρτάται κυριολεκτικά από αυτά!

Τα άγκιστρα στέγης διατίθενται για μεγάλη ποικιλία σχημάτων κεραμιδιών στέγης. Επομένως, είναι σημαντικό να καθοριστεί πρώτα το κεραμίδι που χρησιμοποιείται και στη συνέχεια να επιλεγούν τα άγκιστρα στέγης. Για κάθε πηχάκι θα πρέπει να προβλέπεται ένας γάντζος οροφής ανά ράγα στήριξης. Με τρεις ράγες τοποθέτησης, θα πρέπει να υπολογιστεί τριπλάσιος αριθμός γάντζων οροφής.

Θα πρέπει να χρησιμοποιηθούν τουλάχιστον δύο βίδες για τη στερέωση κάθε γάντζου στέγης στα πηχάκια. Αυτό οδηγεί σε διπλάσιο αριθμό βιδών σε σχέση με τον αριθμό των γάντζων οροφής.

Σε κάθε ταψί πρέπει να δημιουργηθεί προσεκτικά μια εσοχή για τον γάντζο στήριξης με τη χρήση ενός λειαντήρα. Ο γάντζος δεν πρέπει επίσης να στηρίζεται απευθείας στο κάτω ταψί για να αποφευχθεί το σπάσιμο του (παλαιότερου) ταψιού υπό την πίεση του ανέμου ή του φορτίου χιονιού, οπότε πρέπει να υπάρχει επίσης κάποιο παιχνίδι πάνω από τον γάντζο στην κάτω πλευρά του ταψιού.

Θα πρέπει να αποφεύγεται η πολύ μεγάλη εσοχή για να μην έχουν πρόσβαση σφήκες, άλλα παράσιτα ή ριπές ανέμου.

Η εγκατάσταση των γάντζων οροφής είναι εδώ περιγράφεται λεπτομερώς.

Μετατροπέας

Απαιτείται ένας υβριδικός μετατροπέας, π.χ. ο Steca Solarix PLI 5000-48 σε 899,- ευρώ. Steca είναι ένα άλλο εμπορικό σήμα της εταιρείας KATEC, η οποία κατέχει επίσης το εμπορικό σήμα Kostal και αντιπροσωπεύει μακροζωία και αξιοπιστία.

Έχει ονομαστική ισχύ 4.800 W, ασφαλίζεται με διακόπτη ισχύος 40 A, ονομαστική τάση μπαταρίας 48 V, με μέγιστο ρεύμα φόρτισης μέσω φωτοβολταϊκών και εναλλασσόμενης τάσης 140 A, ονομαστικά 80 A. Η σύνδεση εναλλασσόμενου ρεύματος είναι 6 ... 12 mm²Πλευρά DC τουλάχιστον 35 mm² (καλύτερα 50 mm²).

Η επίτοιχη τοποθέτηση πραγματοποιείται με τρεις βίδες των 5 mm, οι οποίες είναι όχι περιλαμβάνονται στο πεδίο εφαρμογής της παράδοσης.

Κατά την επιλογή της θέσης εγκατάστασης θα πρέπει να εξασφαλίζεται η μόνιμη προσβασιμότητα και η συντομότερη δυνατή διαδρομή των καλωδίων για τη σύνδεση εναλλασσόμενου ρεύματος, αλλά κυρίως(!) για τη σύνδεση με τις μπαταρίες, ώστε να αποφεύγονται περιττές απώλειες.

Θα πρέπει επίσης να ληφθεί υπόψη η δυνατότητα σύνδεσης καλωδίου LAN με το δρομολογητή ή το μεταγωγέα για σκοπούς διαμόρφωσης και διάγνωσης.

Η δρομολόγηση των τριών διαδρομών καλωδίων (AC, DC, LAN) σε ξεχωριστές Σωλήνες εγκατάστασης συνιστάται η κατάλληλη διάμετρος. Τα καλώδια δεν πρέπει ποτέ να διέρχονται μέσα 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, αλλά ζυγίζουν μόνο το ένα τρίτο περίπου, πράγμα ασήμαντο για σταθερές εγκαταστάσεις. Σε ένα αυτοκινούμενο τροχόσπιτο, από την άλλη πλευρά, κάθε κιλό που εξοικονομείται μετράει.

Η κύρια διαφορά μεταξύ LiFePo4 και AGM, εκτός από την πηγή ενέργειας και το βάρος που χρησιμοποιείται, είναι ότι 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 αντικατοπτρίζονται ιδίως στον αριθμό των εγγυημένων κύκλων εκφόρτισης και στην εγγυημένη χωρητικότητα που εξακολουθεί να είναι διαθέσιμη μετά τη συμπλήρωσή τους.

Η ποιότητα των μπαταριών AGM είναι παρόμοια, αλλά οι διαφορές εδώ είναι οριακές αν προτιμάτε τους γνωστούς κατασκευαστές. Η εμπειρία και η ποιότητα είναι αλληλοεξαρτώμενες και επομένως και η τιμή.

Παρεμπιπτόντως: όταν πρόκειται για ισχύ, συνήθως υπολογίζετε σε kW. Η ισχύς 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.

Μια καλή επισκόπηση των μπαταριών LiFePo4 μπορείτε να βρείτε εδώ Ιστοσελίδαμια συνιστώμενη μπαταρία AGM είναι π.χ. αυτά τα.

Κατά τη σύνδεση των μπαταριών, λαμβάνετε πάντα υπόψη τα πιθανά πολύ υψηλά ρεύματα (140 A και άνω δεν είναι ασυνήθιστα) όσον αφορά τις διατομές των καλωδίων που θα χρησιμοποιηθούν (50 mm² και πολλά άλλα)! Τα ρεύματα εναλλασσόμενου και συνεχούς ρεύματος παρατίθενται στον πίνακα που συνδέεται, καθώς το φορτίο του καλωδίου είναι διαφορετικό για το εναλλασσόμενο και το συνεχές ρεύμα.

Υπολογισμός της διατομής του καλωδίου

Η απαιτούμενη διατομή των χάλκινων καλωδίων για εφαρμογές συνεχούς ρεύματος μπορεί να υπολογιστεί εδώ, όπως και η πτώση τάσης. Τα κίτρινα πεδία είναι επεξεργάσιμα:

Table Plugin

Κατάλογος εξαρτημάτων

Ηλεκτρική 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 σωληνοειδής ακροδέκτης καλωδίου 6 mm²
• Καλώδιο DC (κόκκινο/μαύρο) 35 mm²
• 2 x δακτυλιοειδής ακροδέκτης καλωδίου 35 mm² M6
• Αυτόματος διακόπτης 40Α (π.χ. ABB S201B40 S201-B40)
• Προαιρετικά: RCD 40A (ABB F202A-40/0.03 2-πολικός τύπος A)
• 3x σωλήνες εγκατάστασης (συν τον αριθμό των τεμαχίων ανάλογα με το συνολικό απαιτούμενο μήκος)
• Βάση για σωλήνες εγκατάστασης
• ? x βίδες Torx 4 x 40 mm / βύσματα για την εγκατάσταση των υποδοχών σωλήνων
• 3 x βίδες Torx 5 x 60 mm / πείροι για μετατροπείς
• ? m Καλώδιο DC 35 mm² ή μεγαλύτερα
• ? x Δακτυλιοειδείς ακροδέκτες καλωδίων / συνδετήρες πόλων για πόλους μπαταρίας
• ? x Θήκη ασφαλειών για ασφάλειες υψηλού ρεύματος ANL
• Ίδιος αριθμός ασφαλειών υψηλού ρεύματος ANL
• Προαιρετικά: διακόπτης απομόνωσης μπαταρίας (σημειώστε τη μέγιστη διακοπτική ικανότητα)

Φωτοβολταϊκές μονάδες και καλώδια

• 6 x 330 W NEMO 2.0 60M
• 2 x συνδετήρες Υ για παράλληλη σύνδεση των 3 μονάδων που είναι συνδεδεμένες σε σειρά
• 1 x απαιτούμενο μήκος καλωδίου από τη σύνδεση συν της πρώτης μονάδας προς τον σύνδεσμο Υ (π.χ. κόκκινο +)
• 1 x απαιτούμενο μήκος καλωδίου από τη σύνδεση μείον της τρίτης μονάδας προς τον σύνδεσμο Υ (π.χ. μαύρο -) - η σειριακή σύνδεση μεταξύ των συν και μείον των μονάδων 1, 2 και 3 πραγματοποιείται μέσω των συνδέσμων καλωδίου που βρίσκονται στις μονάδες.
• 1 x απαιτούμενο μήκος καλωδίου από τη σύνδεση συν της έκτης μονάδας προς τον σύνδεσμο Υ (π.χ. κόκκινο +)
• 1 x απαιτούμενο μήκος καλωδίου από τη σύνδεση μείον της τέταρτης μονάδας προς τον σύνδεσμο Υ (π.χ. μαύρο -) - οι σειριακές συνδέσεις μεταξύ των συν και μείον των μονάδων 4, 5 και 6 δημιουργούνται μέσω των συνδέσμων καλωδίου που βρίσκονται στις μονάδες.
• 1 x απαιτούμενο μήκος καλωδίου από την κεντρική έξοδο σύνδεσης Υ στον αντιστροφέα (π.χ. κόκκινο +)
• 1 x απαιτούμενο μήκος καλωδίου από την κεντρική έξοδο σύνδεσης Υ προς τον αντιστροφέα (π.χ. μαύρο -)

Υλικό στερέωσης οροφής

• 3 x ράγα τοποθέτησης Schletter Eco05 4,400 mm
• ? x Άγκιστρα στέγης - σύμφωνα με τις υπάρχουσες ράγες και το σχέδιο κεραμιδιών στέγης
• 2 x αριθμός γάντζων οροφής - Βίδες για τη στερέωση στο πηχάκι τοποθέτησης

Εργαλείο

• Πένσα πρεσαρίσματος για σωληνοειδείς ακροδέκτες καλωδίων έως 10 mm²
• Πένσα πρεσαρίσματος (με μακρύ μοχλό ή υδραυλική) για ακροδέκτες δακτυλίου έως 50 mm²
• Κατσαβίδι Phillips
• Τρυπάνι / κατσαβίδι μπαταρίας
• (Τοιχοποιία) τρυπάνια / κατσαβίδια
• Σετ καστάνιας / δυναμόκλειδο 1 ... 3 Nm
• Κόφτης / δίσκος κοπής για σκυρόδεμα
• Καρούλι καλωδίου με κατάλληλο μήκος καλωδίου

Σημειώσεις

Ο κατάλογος εξαρτημάτων δεν διεκδικεί την πληρότητα και αποτελεί απλώς έναν οδηγό για τα απαιτούμενα υλικά και εργαλεία. Ανάλογα με τις πραγματικές απαιτήσεις, όλα τα εξαρτήματα ενδέχεται να χρειαστεί να προσαρμοστούν ή να συμπληρωθούν με πρόσθετα στοιχεία.

Όλες οι εργασίες ηλεκτρικής εγκατάστασης πρέπει να εκτελούνται από εξειδικευμένο προσωπικό σύμφωνα με τους ισχύοντες κανονισμούς. Κατά τις εργασίες σε ηλεκτρικές εγκαταστάσεις, αυτές πρέπει να είναι πάντοτε ασφαλώς απενεργοποιημένες!
Για την ενημέρωση των μη εμπλεκομένων τρίτων, πρέπει να τοποθετούνται κατάλληλες πινακίδες στις συσκευές απενεργοποίησης κατά τη διάρκεια των εργασιών.

p.s. Εάν χρειάζεστε προσωπική υποστήριξη στην υλοποίηση έναντι πληρωμής, μπορείτε να στείλετε ένα Κράτηση Κάνε!