Aurinkosähköjärjestelmän suunnittelutuki

Lukuaika 6 minuuttia

Päivitetty - kesäkuu 2, 2024

Aurinkosähköjärjestelmän perustaminen ei ole rakettitiedettä, mutta se vaatii jonkin verran perehdytystä, jota tässä suunnitteluohjeessa pyritään antamaan esimerkinomaisen aurinkosähköjärjestelmän avulla.

Aurinkosähköjärjestelmien asennusta ja käyttöönottoa koskevat säädökset ovat osoitteessa täällä. Aurinkosähköjärjestelmien, joita käytetään julkisessa verkossa ja jotka tuottavat yli 600 W:n tehon, on oltava valtuutetun sähköyhtiön hyväksymiä. Yleensä tämä yritys hoitaa myös rekisteröintimenettelyn.

Toivomuslista

Järjestelmän olisi tuotettava noin 2 kW:n teho, siinä olisi oltava varaus 4 kW:n tehon kasvattamiseksi, sen olisi koostuttava mahdollisimman harvoista moduuleista, sen olisi tuotettava sähköä myös sähköverkon vikaantuessa, sen olisi muutoin minimoitava maksullisen sähkönkulutuksen määrä aurinkoisina päivinä ja sen olisi oltava asennettu etelään päin suuntautuvalle harjakatolle.

Kun toivomuslista on valmis, on aika valita komponentit. Täydellinen Osaluettelo on lueteltu tämän artikkelin lopussa.

PV-moduulit

Ensimmäinen asia, joka on otettava huomioon, ovat viralliset määräykset: Saksassa moduulit saa asentaa katolle vain, jos niiden lasipinta-ala on enintään 2 neliömetriä. Suuremmat moduulit on sallittu vain vapaasti seisovaan asennukseen. Eikä kyse ole varsinaisesta lasipinta-alasta, vaan - miten muuten voisi olla - moduulin ulkomitat, mukaan lukien kehys ...

Luettava MVV BT, kohdissa B 3.2.1.25 ja B 3.2.1.27.

Tämä tarkoittaa, että 450 W:n moduulit ovat yleensä yläraja. Jos haluat pysyä suunnilleen 2 kW:n tehorajassa, asennat 6 x 330 W:n moduulit ja saavutat siten 1 980 W:n tehon. Kun otetaan huomioon 19,7 %:n hyötysuhde, valinta osuu Heckert Solar -yhtiön moduuliin, joka NEMO 2.0 60Mjonka mitat ovat 1 670 x 1 006 mm ja hinta noin 400 euroa. Kuuden yksikön osalta tämä tarkoittaa yhteensä noin 2 400 euroa.

Rinnakkais-/sarjakytkentä

Testikysymys: miksi 6 x 330 W = 1 980 W eikä 5 x 400 W = tasan 2 000 W?

Suunnitellun invertterin teknisistä tiedoista käy ilmi, että se vaatii toimiakseen luotettavasti vähintään 64 V DC:n avoimen piirin jännitteen ja enintään 145 V DC:n jännitteen.

330 W:n moduulit tuottavat 41,1 V:n avoimen piirin jännitteen. Kolme näistä moduuleista sarjaan kytkettynä tuottaa 41,1 + 41,1 + 41,1 = 123,3 V DC 990 W:n teholla.

Jos toinen kolmen moduulin sarja kytketään rinnakkain, tulos on edelleen - 123,3 V, mutta nyt 2 x 990 W = 1 980 W.

Rinnakkaiskytkennät on aina tehtävä samalla jännitteellä ja siten samalla moduulien määrällä. Raja-arvona on vaihtosuuntaajan (suositeltu) enimmäisnimellisteho 4 800 W. Rinnakkaiskytkentöjä voidaan siis tehdä enintään 14 moduulia, mutta tällöin ei saavuteta käynnistysjännitettä, joka on 64 V:n vähimmäisavojännite.
Vaihtoehtoisesti voitaisiin ajatella 7 moduulin rinnakkaiskytkentää ja toisen 7 moduulia käsittävän rinnakkaiskytkennän sarjakytkentää. Tällöin saataisiin 7 x 330 W = 2 310 W x 2 = 4 620 W 2 x 41,1 V = 82,2 V:n jännitteellä, mikä täyttää kaikki vaihtosuuntaajan vaatimukset.

Sarjapiirissä sen sijaan vaihtosuuntaajan suurin avoimen piirin jännite on jännitteen ylärajana, tässä tapauksessa 145 V. Koska rajoja ei pidä rikkoa, vaan pitäytyä suositellussa jännitearvossa, joka on tässä määritelty 115 V:ksi, olet hyvin oikeilla rajoilla 123,3 V:n kanssa.

Asennusmateriaali

Kun moduulin leveys on 1 006 mm, tämä johtaa siihen, että asennuskiskon pituus on 6 x 1 006 = 6 036 mm, johon lisätään 5 x 12 mm:n moduuliväli (= 60 mm) keskikiinnittimiä varten ja 2 x 10 mm (= 20 mm) päätykiinnittimiä varten, eli yhteensä 6 116 mm.

1 670 mm:n pituisten moduulien asentamiseen oli käytettävä kolmea 4 400 mm:n pituista kiskoa, joista yksi on leikattu noin 2 000 mm:n pituiseksi.

Tarvitaan 10 keskikiinnikettä ja 4 päätykiinnikettä. Ruuveja kiinnittämiseen 14 kappaletta. Profiililiitin 2 kpl.

Valikoima eri tuotteita Schletteryksi johtavista aurinkosähköjärjestelmien kiinnitysjärjestelmien toimittajista.

Materiaali kattoasennusta varten

Kiinnityskiskot kiinnitetään kattorimoihin (kattorimoihin, joihin kattorimat on kiinnitetty eli jotka kulkevat kohtisuoraan räystäisiin nähden) kattokoukkujen avulla.

Vaikka kattokoukut eivät välttämättä ole pienin osa kustannuksista, niihin on kiinnitettävä erityistä huomiota: koko investointi riippuu kirjaimellisesti niistä!

Kattokoukkuja on saatavana monenlaisiin kattotiilien muotoihin. Siksi on tärkeää määrittää ensin käytettävä kattotiili ja valita sitten kattokoukut. Jokaiseen kattoristikkoon on asennettava yksi kattokoukku kiinnityskiskoa kohti. Kun asennuskiskoja on kolme, kattokoukkuja on laskettava kolminkertainen määrä.

Jokainen kattokoukku on kiinnitettävä vähintään kahdella ruuvilla rimoihin. Näin saadaan kaksinkertainen määrä ruuveja suhteessa kattokoukkujen määrään.

Jokaiseen pannuun on huolellisesti tehtävä hiomakoneella syvennys tukikoukkua varten. Koukku ei saa myöskään nojata suoraan alemman pannun päälle, jotta (vanhempi) pannu ei rikkoontuisi tuulenpaineen tai lumikuorman vaikutuksesta, joten koukun yläpuolella pannun alapuolella on oltava jonkin verran pelivaraa.

Liian suuria syvennyksiä on vältettävä, jotta ampiaiset, muut tuholaiset tai tuulenpuuskat eivät pääse sisään.

Kattokoukkujen asennus on täällä kuvattu yksityiskohtaisesti.

Invertteri

Tarvitaan hybridi-invertteri, esim. Steca Solarix PLI 5000-48 899,- eurolla. Steca on toinen KATEC-yhtiön tavaramerkki, joka omistaa myös tuotemerkin Kostal ja edustaa pitkäikäisyyttä ja luotettavuutta.

Sen nimellisteho on 4800 W, sulake 40 A:n katkaisijalla, akun nimellisjännite 48 V, suurin latausvirta aurinkosähköllä ja vaihtojännitteellä 140 A, nimellisesti 80 A. AC-liitäntä on 6 ... 12 mm²DC-puoli vähintään 35 mm² (parempi 50 mm²) on määrätty.

Seinäkiinnitys tapahtuu kolmella 5 mm:n ruuvilla, jotka ovat ei sisältyvät toimitukseen.

Asennuspaikkaa valittaessa on turhien häviöiden välttämiseksi varmistettava, että AC-liitäntä ja erityisesti(!) akkujen liitäntä ovat jatkuvasti käytettävissä ja että kaapelit kulkevat mahdollisimman lyhyttä reittiä.

LAN-kaapeliyhteyttä reitittimeen tai kytkimeen olisi myös harkittava konfigurointi- ja diagnostiikkatarkoituksiin.

Kolmen kaapelireitin (AC, DC, LAN) reititys erillisissä kaapeleissa. Asennusputket sopiva halkaisija on suositeltava. Kaapelit eivät saa koskaan kulkea kaapelikanavassa.

Paristot

Akkutyypin valinta riippuu ensisijaisesti investointihalukkuudesta: LiFePo4-akut maksavat kaksi-kolme kertaa enemmän kuin tavanomaiset aurinkoenergian AGM-akut, mutta ne painavat vain noin kolmanneksen, mikä on merkityksetöntä kiinteissä asennuksissa. Matkailuautossa sen sijaan jokainen säästetty kilo on tärkeä.

Suurin ero LiFePo4- ja AGM-akkujen välillä on energialähteen ja käytetyn painon lisäksi se, että LiFePo4-akkujen jännite pysyy lähes samana koko purkautumisjakson ajan, kun taas AGM-akkujen jännite laskee nopeammin.

Laatuerot näkyvät erityisesti taattujen purkaussyklien määrässä ja taatussa kapasiteetissa, joka on vielä käytettävissä, kun nämä on saavutettu.

AGM-akkujen laatu on samanlainen, mutta erot ovat marginaalisia, jos suositaan tunnettuja valmistajia. Kokemus ja laatu ovat riippuvaisia toisistaan ja siten myös hinta.

Muuten: teho lasketaan yleensä kilowatteina. Akun teho kWh:na lasketaan kertomalla akun kapasiteetti Ah:na ja jännite V:na. 250 Ah:n akku 13,6 V:n jännitteellä tuottaa siis 250 x 13,6 = 3600 Wh eli 3,6 kWh.

Hyvä yleiskatsaus LiFePo4-akuista löytyy täältä. Verkkosivustosuositeltava AGM-akku on esim. nämä.

Akkuja kytkettäessä on aina otettava huomioon mahdolliset erittäin suuret virrat (140 A ja enemmän eivät ole harvinaisia) käytettävien kaapeleiden poikkipintojen osalta (50 mm, 50 mm, 50 mm, 50 mm, 50 mm, 50 A ja enemmän).² ja paljon muuta)! Vaihto- ja tasavirrat on lueteltu linkitettyyn taulukkoon, koska kaapelin kuormitus on erilainen vaihto- ja tasavirralla.

Kaapelin poikkileikkauksen laskeminen

Tässä voidaan laskea tasavirtasovelluksissa tarvittava kuparikaapeleiden poikkipinta-ala ja jännitehäviö. Keltaiset kentät ovat muokattavissa:

Osaluettelo

Sähköasennus

• Steca Solarix PLI 5000-48 hybridi-invertteri
• ? x Akut 12 V 260 ... 280 Ah (AGM / LiFePo4)

• ? m AC-kaapeli 3 x 6 mm²
• 3 x putkimainen kaapelikannatin 6 mm²
• DC-kaapeli (punainen/musta) 35 mm²
• 2 x rengasmainen kaapelikannatin 35 mm² M6
• Automaattinen katkaisija 40A (esim. ABB S201B40 S201-B40).
• Lisävarusteena: RCD 40A (ABB F202A-40/0.03 2-napainen tyyppi A).
• 3x asennusputket (sekä tarvittava kokonaispituuden mukainen määrä kappaleita).
• Asennusputkien pidike
• ? x Torx-ruuvit 4 x 40 mm / tulpat putkipidikkeiden asennusta varten.
• 3 x Torx-ruuvit 5 x 60 mm / tapit inverttereitä varten.
• ? m DC-kaapeli 35 mm² tai suurempi
• ? x Rengaskaapelikengät / napaliittimet akun napoja varten
• ? x Sulakkeenpidin ANL:n suurvirtasulakkeille
• Sama määrä ANL:n suurvirtasulakkeita.
• Valinnainen: akun erotuskytkin (huom. maksimikytkentäkapasiteetti).

PV-moduulit ja kaapelit

• 6 x 330 W NEMO 2.0 60M 60M
• 2 x Y-liitin 3 sarjaan kytketyn moduulin rinnakkaiskytkentää varten.
• 1 x tarvittava kaapelin pituus ensimmäisen moduulin plus-liitännästä Y-liittimeen (esim. punainen +).
• 1 x tarvittava kaapelin pituus kolmannen moduulin miinusliitännästä Y-liittimeen (esim. musta -) - moduulien 1, 2 ja 3 plus- ja miinusliitännän välinen sarjayhteys muodostetaan moduuleissa olevien kaapeliliittimien kautta.
• 1 x tarvittava kaapelin pituus kuudennen moduulin plus-liitännästä Y-liittimeen (esim. punainen +).
• 1 x tarvittava kaapelin pituus neljännen moduulin miinusliitännästä Y-liittimeen (esim. musta -) - moduulien 4, 5 ja 6 plus- ja miinusliitäntöjen väliset sarjaliitännät muodostetaan moduuleissa olevien kaapeliliittimien kautta.
• 1 x tarvittava kaapelin pituus keskimmäisestä Y-liitäntäpistokkeesta taajuusmuuttajaan (esim. punainen +).
• 1 x tarvittava kaapelin pituus keskimmäisestä Y-liitännän pistorasiasta taajuusmuuttajaan (esim. musta -).

Katon kiinnitysmateriaali

• 3 x Schletter-kiinnityskisko Eco05 4,400 mm
• ? x Kattokoukut - olemassa olevien kattoristikoiden ja kattotiilien mukaan.
• 2 x määrä kattokoukkuja - Ruuvit kiinnittämistä varten kiinnityslistaan.

Työkalu

• Puristuspihdit enintään 10 mm:n putkikaapelikengille²
• Puristuspihdit (pitkällä vivulla tai hydraulisesti) enintään 50 mm:n rengasliittimille.²
• ristipääruuvimeisseli
• Porakone / akkuruuvinväännin
• (Muuraus) poranterät / ruuvimeisselit
• Ratsiasarja / momenttiavain 1 ... 3 Nm
• Katkaisuhiomakone / leikkuukiekko betonia varten
• Kaapelikela, jossa on sopiva kaapelin pituus

Huomautukset

Osaluettelo ei vaadi täydellisyyttä, ja se on vain ohje tarvittavista materiaaleista ja työkaluista. Todellisista vaatimuksista riippuen kaikkia osia voidaan joutua mukauttamaan tai täydentämään lisäosilla.

Kaikkien sähköasennustöiden on oltava ammattitaitoisen henkilöstön suorittamia ja voimassa olevien määräysten mukaisia. Sähköasennuksia käsiteltäessä ne on aina kytkettävä turvallisesti jännitteettömiksi!
Jotta ulkopuolisille, jotka eivät ole osallisina, voidaan ilmoittaa asiasta, sammutuslaitteisiin on kiinnitettävä asianmukaiset merkit työn ajaksi.

p.s. Jos tarvitset henkilökohtaista tukea maksua vastaan toteutuksessa, olet tervetullut lähettämään meille Varaukset tee!