Kattava opas asuinrakennusten aurinkosähköjärjestelmien suunnitteluun ja konfigurointiin

Asuinrakennusten aurinkosähköjärjestelmä koostuu pääasiassa aurinkosähkömoduuleista, energian varastointiakuista, inverttereistä, mittauslaitteista ja valvontajärjestelmistä. Sen tavoitteena on saavuttaa energiaomavaraisuus, vähentää energiakustannuksia, vähentää hiilidioksidipäästöjä ja parantaa sähkönjakelun luotettavuutta. Asuinrakennusten aurinkosähköjärjestelmän konfigurointi on kattava prosessi, joka vaatii useiden tekijöiden huolellista harkintaa tehokkaan ja vakaan toiminnan varmistamiseksi.

I. Yleiskatsaus asuinrakennusten aurinkosähköjärjestelmiin

Ennen järjestelmän asennuksen aloittamista on tärkeää mitata aurinkopaneelijärjestelmän tuloliittimen ja maan välinen tasavirtaeristysresistanssi. Jos resistanssi on alle U…/30 mA (U… edustaa aurinkopaneelijärjestelmän suurinta lähtöjännitettä), on ryhdyttävä lisämaadoitus- tai eristystoimenpiteisiin.

Asuinrakennusten aurinkosähköjärjestelmien ensisijaisia ​​toimintoja ovat:

• Oma kulutusAurinkoenergian hyödyntäminen kotitalouksien energiantarpeen tyydyttämiseksi.
• Huippujen ajelu ja laaksojen täyttöEnergiankulutuksen tasapainottaminen eri aikoina energiakustannusten säästämiseksi.
• VaravirtaLuotettavan energian tarjoaminen sähkökatkosten aikana.
• HätävirtalähdeKriittisten kuormien tukeminen verkkovian aikana.

Konfiguraatioprosessiin kuuluu käyttäjien energiantarpeiden analysointi, aurinkosähkö- ja varastointijärjestelmien suunnittelu, komponenttien valinta, asennussuunnitelmien laatiminen sekä käyttö- ja kunnossapitotoimenpiteiden suunnittelu.

II. Kysynnän analysointi ja suunnittelu

Energiankulutuksen analyysi

Yksityiskohtainen energiankulutuksen analyysi on ratkaisevan tärkeää, mukaan lukien:

• Kuorman profilointiErilaisten laitteiden tehovaatimusten tunnistaminen.
• Päivittäinen kulutusPäivän ja yön keskimääräisen sähkönkulutuksen määrittäminen.
• Sähkön hinnoitteluTariffirakenteiden ymmärtäminen järjestelmän optimoimiseksi kustannussäästöjen saavuttamiseksi.

Tapaustutkimus

• Käyttäjäprofiili:
  • Kokonaisliitäntäteho: 8,2 kW
  • Kriittinen kuormitus: 3,6 kW
  • Päiväenergiankulutus: 10 kWh
  • Yöenergiankulutus: 20 kWh
• Järjestelmäsuunnitelma:
  • Asenna aurinkosähköön ja energian varastointiin perustuva hybridijärjestelmä, jossa päiväsaikaan tuotettu aurinkosähkö vastaa kuormitusvaatimuksiin ja ylimääräinen energia varastoidaan akkuihin yökäyttöä varten. Verkko toimii täydentävänä virtalähteenä, kun aurinkosähkö ja energian varastointi eivät riitä.

• III. Järjestelmän kokoonpano ja komponenttien valinta

  1. Aurinkosähköjärjestelmän suunnittelu

  • Järjestelmän kokoKäyttäjän 8,2 kW:n kuormituksen ja 30 kWh:n päivittäisen kulutuksen perusteella suositellaan 12 kW:n aurinkopaneelijärjestelmää. Tämä järjestelmä voi tuottaa noin 36 kWh päivässä kysynnän tyydyttämiseksi.
  • AurinkopaneelitKäytä 21 yksikiteistä 580 Wp:n moduulia, joiden asennettu kapasiteetti on 12,18 kWp. Varmista optimaalinen järjestely maksimaalisen auringonvalon saamiseksi.

  Suurin teho Pmax [W]	575	580	585	590	595	600
  Optimaalinen käyttöjännite Vmp [V]	43.73	43.88	44.02	44.17	44.31	44.45
  Optimaalinen käyttövirta Imp [A]	13.15	13.22	13.29	13.36	13.43	13.50
  Avoimen piirin jännite Voc [V]	52.30	52,50	52,70	52,90	53.10	53.30
  Oikosulkuvirta Isc [A]	13.89	13,95	14.01	14.07	14.13	14.19
  Moduulin hyötysuhde [%]	22.3	22.5	22.7	22.8	23.0	23.2
  Lähtötehon toleranssi	0–+3 %
  Maksimitehon lämpötilakerroin [Pmax]	-0,29 %/℃
  Avoimen piirin jännitteen lämpötilakerroin [Voc]	-0,25 %/℃
  Oikosulkuvirran lämpötilakerroin [Isc]	0,045 % / ℃
  Vakiotestausolosuhteet (STC): Valon voimakkuus 1000 W/m², akun lämpötila 25 ℃, ilmanlaatu 1,5

  2. Energian varastointijärjestelmä

  • Akun kapasiteetti: Määritä 25,6 kWh:n litiumrautafosfaattiakku (LiFePO4) -akkujärjestelmä. Tämä kapasiteetti varmistaa riittävän varavirran kriittisille kuormille (3,6 kW) noin 7 tunniksi sähkökatkosten aikana.
  • AkkumoduulitKäytä modulaarisia, pinottavia rakenteita, joissa on IP65-luokitellut kotelot sisä- ja ulkoasennuksiin. Kunkin moduulin kapasiteetti on 2,56 kWh, ja 10 moduulia muodostaa täydellisen järjestelmän.

  3. Invertterin valinta

  • Hybridi-invertteriKäytä 10 kW:n hybridiinvertteriä, jossa on integroidut aurinkosähkön ja varastoinnin hallintaominaisuudet. Tärkeimpiä ominaisuuksia ovat:
    • Aurinkosähkön suurin teho: 15 kW
    • Teho: 10 kW sekä verkkoon kytkettynä että itsenäisenä käyttönä
    • Suojausluokka: IP65, kytkentäaika verkosta irti <10 ms

  4. PV-kaapelin valinta

  Aurinkopaneelien kaapelit yhdistävät aurinkopaneelit invertteriin tai yhdistelmärasiaan. Niiden on kestettävä korkeita lämpötiloja, UV-säteilyä ja ulko-olosuhteita.

  • EN 50618 H1Z2Z2-K:
    • Yksiytiminen, mitoitettu 1,5 kV tasavirralle, erinomainen UV- ja säänkestävyys.
  • TÜV PV1-F:
    • Joustava, palonestoaine, laaja lämpötila-alue (-40 °C - +90 °C).
  • UL 4703 aurinkopaneelijohto:
    • Kaksoiseristetty, ihanteellinen katolle ja maahan asennettaviin järjestelmiin.
  • AD8 kelluva aurinkokaapeli:
    • Vedenkestävä ja upotettava, sopii kosteisiin tai vesiympäristöihin.
  • Alumiinisydäminen aurinkokaapeli:
    • Kevyt ja kustannustehokas, käytetään laaja-alaisissa asennuksissa.

  5. Energian varastointikaapelin valinta

  Varastointikaapelit yhdistävät akut inverttereihin. Niiden on kestettävä suuria virtoja, tarjottava lämpövakautta ja ylläpidettävä sähköistä eheyttä.

  • UL10269- ja UL11627-kaapelit:
    • Ohutseinäinen eristetty, palonestoaineella suojattu ja kompakti.
  • XLPE-eristetyt kaapelit:
    • Korkea jännite (jopa 1500 V DC) ja lämmönkestävyys.
  • Korkeajännitteiset tasavirtakaapelit:
    • Suunniteltu akkumoduulien ja korkeajänniteväylien yhteenliittämiseen.

  Suositellut kaapelitiedot

  Kaapelityyppi	Suositeltu malli	Hakemus
  PV-kaapeli	EN 50618 H1Z2Z2-K	Aurinkopaneelien kytkeminen invertteriin.
  PV-kaapeli	UL 4703 aurinkopaneelijohto	Kattoasennukset, jotka vaativat korkeaa eristystä.
  Energian varastointikaapeli	UL 10269, UL 11627	Kompaktit akkuliitännät.
  Suojattu tallennuskaapeli	EMI-suojattu akkukaapeli	Häiriöiden vähentäminen herkissä järjestelmissä.
  Korkeajännitekaapeli	XLPE-eristetty kaapeli	Suurvirtaliitännät akkujärjestelmissä.
  Kelluva aurinkosähkökaapeli	AD8 kelluva aurinkokaapeli	Vesialttiit tai kosteat ympäristöt.

IV. Järjestelmäintegraatio

Integroi aurinkopaneelit, energian varastointi ja invertterit kokonaisvaltaiseksi järjestelmäksi:

1. AurinkosähköjärjestelmäSuunnittele moduulien asettelu ja varmista rakenteellinen turvallisuus asianmukaisilla kiinnitysjärjestelmillä.
2. Energian varastointiAsenna modulaariset akut, joissa on asianmukainen BMS-integraatio (Battery Management System) reaaliaikaista valvontaa varten.
3. Hybridi-invertteriLiitä aurinkopaneelit ja akut invertteriin saumatonta energianhallintaa varten.

V. Asennus ja huolto

Asennus:

• Kohteen arviointiTarkasta kattojen tai maa-alueiden rakenteellinen yhteensopivuus ja auringonvalolle altistuminen.
• Laitteiden asennusKiinnitä aurinkopaneelit, akut ja invertterit turvallisesti.
• JärjestelmätestausTarkista sähköliitännät ja suorita toiminnalliset testit.

Huolto:

• RutiinitarkastuksetTarkista kaapelit, moduulit ja invertterit kulumisen tai vaurioiden varalta.
• PuhdistusPuhdista aurinkopaneelit säännöllisesti tehokkuuden ylläpitämiseksi.
• EtävalvontaKäytä ohjelmistotyökaluja järjestelmän suorituskyvyn seuraamiseen ja asetusten optimointiin.

VI. Johtopäätös

Hyvin suunniteltu asuinrakennusten aurinkosähköjärjestelmä tarjoaa energiansäästöä, ympäristöhyötyjä ja luotettavaa sähkönsaantia. Komponenttien, kuten aurinkopaneelien, energian varastointiakkujen, invertterien ja kaapeleiden, huolellinen valinta varmistaa järjestelmän tehokkuuden ja pitkän käyttöiän. Asianmukaista suunnittelua noudattamalla

Asennus- ja huoltoprotokollien avulla asunnonomistajat voivat maksimoida investointinsa hyödyt.