Mentre il mondo abbraccia sempre più le energie rinnovabili,le soluzioni integrate di energia solare, stoccaggio e ricarica (spesso denominate "caricamento dell'accumulo solare") sono diventate essenziali per garantire che l'energia solare venga effettivamente sfruttata, immagazzinata e utilizzata. In questo blog esploreremo i principi alla base di queste soluzioni, i componenti coinvolti e le loro applicazioni tipiche, utilizzando un caso di studio di un sistema solare, di accumulo e di ricarica integrato GREEN POWER.
Applicazioni tipiche
Una delle applicazioni più comuni per un sistema integrato di ricarica e accumulo solare è nei progetti solari su scala comunitaria. Ad esempio, nelle iniziative solari a livello nazionale, è comune costruire posti auto coperti solari in aree comuni come strade o piazze dei villaggi. Questi posti auto coperti sono dotati di pannelli solari, batterie di accumulo e stazioni di ricarica per veicoli elettrici (EV).
Immagina un posto auto coperto solare con 20 posti auto standard, che copre una superficie di circa 320 mq. Il posto auto coperto stesso viene ampliato a 500 metri quadrati per ospitare pannelli solari. Installando circa 200 unità di pannelli da 550 W (ognuno dei quali occupa circa 2,5 metri quadrati), la capacità totale di generazione di energia solare può raggiungere i 110 kW.
Quando si progetta un sistema di questo tipo, la configurazione della batteria di accumulo è fondamentale. Considerati i vincoli di spazio, spesso si preferisce un design dell'armadio di stoccaggio distribuito per ridurre al minimo l'ingombro. Ad esempio, si potrebbe implementare un sistema di accumulo da 100kW/209kWh, scaricando a 0,5°C, che potrebbe fornire 100 kW di potenza per circa 1,8 ore a pieno carico. Le batterie al litio ferro fosfato (LiFePO4) vengono generalmente utilizzate per questo scopo grazie alla loro elevata densità di potenza e alle caratteristiche di sicurezza.
Le stazioni di ricarica possono essere configurate con un design split-body, consentendo flessibilità in base alla potenza specifica dei trasformatori e dei sistemi di accumulo. Sia le stazioni di ricarica AC che DC sono compatibili, a seconda delle esigenze del progetto.
Principi e componenti del sistema di ricarica solare
Un sistema integrato di ricarica e accumulo solare è generalmente costituito da diversi componenti chiave:
1. **Pannelli solari**:Realizzati in silicio cristallino, questi pannelli convertono l'energia solare in elettricità. Sono progettati per resistere a varie condizioni atmosferiche, tra cui pioggia, grandine e vento. I pannelli possono essere collegati in configurazioni in serie e in parallelo per soddisfare la potenza di uscita desiderata.
2. **Inverter collegato alla rete**:Questo dispositivo converte la corrente continua (DC) prodotta dai pannelli solari in corrente alternata (AC) che soddisfa il fabbisogno della rete.
3. **Sistema di accumulo dell'energia (ESS)**:Ciò include le batterie di accumulo, che immagazzinano l’elettricità in eccesso generata dai pannelli solari. Nel nostro esempio viene utilizzato un sistema di batterie LiFePO4 da 209 kWh, noto per la sua sicurezza ed efficienza.
4. **Sistema di conversione di potenza (PCS)**:Il PCS controlla la carica e la scarica degli accumulatori, gestendo la conversione tra DC e AC. Comunica con il sistema di gestione delle batterie (BMS) per garantire che le batterie vengano caricate e scaricate in modo sicuro.
5. **Armadio di distribuzione CA**:Questo armadio collega l'inverter e il PCS alla rete, incorporando vari dispositivi di protezione come interruttori automatici, limitatori di sovratensione e sistemi di misurazione.
6. **Stazioni di ricarica**:Queste stazioni fungono da carico per il sistema, fornendo energia ai veicoli elettrici. Possono essere personalizzati in base alle esigenze specifiche del progetto, con opzioni per la ricarica sia CA che CC.
7. **Sistema di monitoraggio**:Un sistema di monitoraggio completo raccoglie i dati dai pannelli solari, dall’ESS e dalle stazioni di ricarica, caricandoli su una piattaforma di gestione basata su cloud. Ciò consente il monitoraggio e il controllo in tempo reale dell’intero sistema.
Progettazione e integrazione del sistema
La progettazione complessiva di un sistema integrato di ricarica con accumulo solare prevede diversi passaggi critici:
1. **Progettazione del sistema di energia solare**:Nel nostro esempio, i pannelli solari sono configurati per produrre 110 kWp, con la possibilità di regolarli in base all'area del posto auto coperto disponibile. L'inverter è dimensionato di conseguenza, sia con una singola unità da 110kW che con due unità da 50kW.
2. **Progettazione del sistema di accumulo dell'energia**:Il sistema di storage utilizza un design distribuito "All in One", che è più flessibile e offre una varietà di opzioni di capacità. Ad esempio, l'armadio di stoccaggio intelligente ENSE 209KWH-2H1 integra una batteria da 209kWh e un PCS da 100kW in un unico armadio.
3. **Configurazione della stazione di ricarica**:Le stazioni di ricarica sono considerate carichi elettrici all'interno del sistema. La loro configurazione dipende dalla capacità disponibile del trasformatore. Se il sistema di accumulo è interamente responsabile dell'alimentazione delle stazioni di ricarica, il PCS dovrà essere dimensionato di conseguenza. Una soluzione scalabile potrebbe coinvolgere più unità PCS da 100 kW che lavorano in parallelo.
4. **Sistemi di controllo e monitoraggio**:Il sistema è gestito tramite un controller centralizzato che integra i sistemi BMS, sicurezza antincendio, HVAC, monitoraggio e gestione dell'energia (EMS). Il sistema di monitoraggio garantisce che tutti i componenti, compresi i pannelli solari, le unità di accumulo e le stazioni di ricarica, funzionino in modo ottimale.
Logica di funzionamento del sistema
Il funzionamento di un sistema integrato di ricarica con accumulo solare è regolato dal rapporto tra la produzione di energia solare e il carico della stazione di ricarica:
- **Quando l'uscita solare ≤ carico di carica**:Tutta l’energia generata dal sole viene utilizzata per caricare i veicoli, con l’eventuale deficit integrato dalla rete.
- **Quando Uscita solare > Carico in carica**:L’energia in eccesso viene immagazzinata nelle batterie, che possono essere scaricate durante i periodi di picco dei prezzi dell’elettricità per ottimizzare i costi.
Suddivisione dettagliata dei componenti
Andiamo più a fondo nei componenti utilizzati nel sistema:
Pannelli solari
In questo progetto, i pannelli solari sono moduli monocristallini convenzionali, ciascuno con una superficie di 2,5 metri quadrati e una potenza nominale di 550 W. Su un'area di 520 metri quadrati sono installati un totale di 200 pannelli, che forniscono una potenza combinata di 110 kW. Con una generazione media giornaliera di 3,2 ore a piena potenza, si prevede che il sistema genererà circa 120.000 kWh all’anno.
Invertitore collegato alla rete
L'inverter è un elemento cruciale nel sistema di energia solare, convertendo l'elettricità CC dai pannelli solari in elettricità CA. Il modello selezionato è un inverter da 110 kW, progettato per soddisfare le esigenze specifiche di questo progetto.
Sistema di accumulo dell'energia
L’ESS è un componente chiave, poiché garantisce che l’energia solare in eccesso venga immagazzinata per un uso successivo. L'armadio di accumulo intelligente ENSE 209KWH-2H1 integra una batteria LiFePO4 da 209 kWh e un PCS da 100 kW, consentendo una gestione efficiente dell'energia.
Sistema di gestione della batteria (BMS)
Il BMS monitora la tensione, la corrente e la temperatura della batteria, garantendo un funzionamento sicuro ed efficiente. Gestisce inoltre i processi di carica e scarica, prolungando la durata della batteria e mantenendo la stabilità del sistema.
Stazioni di ricarica
Per questo progetto, le stazioni di ricarica includono una combinazione di unità CA da 7 kW e unità CC da 60 kW, offrendo flessibilità nelle opzioni di ricarica. Le postazioni sono dotate di diverse interfacce per l'interazione con l'utente, tra cui lo scorrimento delle carte e i pagamenti mobili.
Sistema di monitoraggio
Lo Smart Energy Manager (SEM) di GREEN POWER funge da hub di gestione energetica localizzato, consentendo il monitoraggio dei dati in tempo reale e l'integrazione con unità EMS di livello superiore. Il sistema supporta il monitoraggio e il controllo remoto, fornendo preziose informazioni sulle prestazioni del sistema.
Conclusione
Le soluzioni integrate di ricarica e accumulo solare di GREEN POWER offrono un approccio completo alla gestione dell'energia rinnovabile. Combinando la generazione di energia solare, lo stoccaggio dell’energia e la ricarica dei veicoli elettrici in un unico sistema coeso, queste soluzioni forniscono un modo flessibile e scalabile per soddisfare la crescente domanda di energia pulita. Che si tratti di un progetto comunitario o di un'installazione su larga scala, i sistemi GREEN POWER sono progettati per ottimizzare l'uso dell'energia, ridurre i costi e promuovere la sostenibilità.
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Sito web:www.fgreenpv.com
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Orario di pubblicazione: 01 settembre 2024
