Uitgebreide gids voor het ontwerp en de configuratie van residentiële PV-opslagsystemen

Een residentieel fotovoltaïsch (PV) opslagsysteem bestaat voornamelijk uit PV-modules, energieopslagbatterijen, omvormers, meetapparatuur en monitoringsystemen. Het doel is om energieonafhankelijkheid te bereiken, energiekosten te verlagen, de CO2-uitstoot te verminderen en de betrouwbaarheid van de stroomvoorziening te verbeteren. Het configureren van een residentieel fotovoltaïsch opslagsysteem is een uitgebreid proces dat zorgvuldige afweging van verschillende factoren vereist om een efficiënte en stabiele werking te garanderen.

I. Overzicht van residentiële PV-opslagsystemen

Voordat u met de systeeminstallatie begint, is het essentieel om de DC-isolatieweerstand tussen de ingangsaansluiting van de PV-generator en de aarde te meten. Als de weerstand lager is dan U…/30 mA (U… staat voor de maximale uitgangsspanning van de PV-generator), moeten aanvullende aardings- of isolatiemaatregelen worden genomen.

De primaire functies van residentiële PV-opslagsystemen zijn:

• Zelfconsumptie:Het gebruik van zonne-energie om in de energiebehoefte van huishoudens te voorzien.
• Peak-shaving en valley-filling:Het energieverbruik over verschillende tijdstippen verdelen om energiekosten te besparen.
• Noodstroom: Betrouwbare energie leveren tijdens stroomuitval.
• Noodstroomvoorziening: Ondersteuning van kritieke lasten tijdens netuitval.

Het configuratieproces omvat het analyseren van de energiebehoeften van de gebruiker, het ontwerpen van PV- en opslagsystemen, het selecteren van componenten, het voorbereiden van installatieplannen en het schetsen van operationele en onderhoudsmaatregelen.

II. Vraaganalyse en -planning

Energievraaganalyse

Een gedetailleerde analyse van de energievraag is van cruciaal belang, met inbegrip van:

• Laadprofilering: Het identificeren van de stroomvereisten van verschillende apparaten.
• Dagelijkse consumptie: Het bepalen van het gemiddelde elektriciteitsverbruik overdag en 's nachts.
• Elektriciteitsprijzen: Inzicht in tariefstructuren om het systeem te optimaliseren en kosten te besparen.

Casestudy

• Gebruikersprofiel:
  • Totaal aangesloten vermogen: 8,2 kW
  • Kritische belasting: 3,6 kW
  • Energieverbruik overdag: 10 kWh
  • Energieverbruik 's nachts: 20 kWh
• Systeemplan:
  • Installeer een hybride PV-opslagsysteem, waarbij de PV-opwekking overdag voldoet aan de vraag en overtollige energie in batterijen wordt opgeslagen voor gebruik 's nachts. Het net fungeert als aanvullende stroombron wanneer PV en opslag onvoldoende zijn.

• III. Systeemconfiguratie en componentselectie

  1. PV-systeemontwerp

  • Systeemgrootte: Gebaseerd op een gebruikersbelasting van 8,2 kW en een dagelijks verbruik van 30 kWh, wordt een PV-systeem van 12 kW aanbevolen. Dit systeem kan ongeveer 36 kWh per dag opwekken om aan de vraag te voldoen.
  • PV-modules: Gebruik 21 monokristallijne modules van 580 Wp, goed voor een geïnstalleerd vermogen van 12,18 kWp. Zorg voor een optimale opstelling voor maximale blootstelling aan zonlicht.

  Maximaal vermogen Pmax [W]	575	580	585	590	595	600
  Optimale bedrijfsspanning Vmp [V]	43,73	43,88	44.02	44.17	44.31	44.45
  Optimale bedrijfsstroom Imp [A]	13.15	13.22	13.29	13.36	13.43	13.50
  Open circuit spanning Voc [V]	52.30	52,50	52,70	52,90	53.10	53.30
  Kortsluitstroom Isc [A]	13,89	13,95	14.01	14.07	14.13	14.19
  Module-efficiëntie [%]	22.3	22,5	22.7	22.8	23.0	23.2
  Uitgangsvermogentolerantie	0~+3%
  Temperatuurcoëfficiënt van maximaal vermogen [Pmax]	-0,29%/℃
  Temperatuurcoëfficiënt van de open circuitspanning [Voc]	-0,25%/℃
  Temperatuurcoëfficiënt van kortsluitstroom [Isc]	0,045%/℃
  Standaardtestomstandigheden (STC): Lichtintensiteit 1000 W/m², batterijtemperatuur 25 ℃, luchtkwaliteit 1,5

  2. Energieopslagsysteem

  • Batterijcapaciteit: Configureer een lithium-ijzerfosfaat (LiFePO4)-batterijsysteem van 25,6 kWh. Deze capaciteit zorgt voor voldoende back-up voor kritische belastingen (3,6 kW) gedurende ongeveer 7 uur tijdens stroomuitval.
  • Batterijmodules: Gebruik modulaire, stapelbare ontwerpen met IP65-behuizingen voor binnen- en buiteninstallaties. Elke module heeft een capaciteit van 2,56 kWh, waarbij 10 modules het complete systeem vormen.

  3. Omvormerselectie

  • Hybride omvormerGebruik een hybride omvormer van 10 kW met geïntegreerde PV- en opslagbeheermogelijkheden. Belangrijkste kenmerken:
    • Maximale PV-input: 15 kW
    • Vermogen: 10 kW voor zowel netgekoppelde als off-grid-werking
    • Bescherming: IP65-classificatie met net-off-grid-schakeltijd <10 ms

  4. PV-kabelselectie

  PV-kabels verbinden zonnepanelen met de omvormer of combinerbox. Ze moeten bestand zijn tegen hoge temperaturen, blootstelling aan uv-straling en buitenomstandigheden.

  • EN 50618 H1Z2Z2-K:
    • Enkelvoudige kern, geschikt voor 1,5 kV DC, met uitstekende UV- en weersbestendigheid.
  • TÜV PV1-F:
    • Flexibel, vlamvertragend en geschikt voor een breed temperatuurbereik (-40°C tot +90°C).
  • UL 4703 PV-draad:
    • Dubbel geïsoleerd, ideaal voor systemen op daken en op de grond.
  • AD8 drijvende zonnekabel:
    • Onderdompelbaar en waterdicht, geschikt voor vochtige of aquatische omgevingen.
  • Aluminium kern zonnekabel:
    • Lichtgewicht en kosteneffectief, geschikt voor grootschalige installaties.

  5. Selectie van energieopslagkabels

  Opslagkabels verbinden batterijen met omvormers. Ze moeten hoge stromen aankunnen, thermische stabiliteit bieden en de elektrische integriteit behouden.

  • UL10269 en UL11627 kabels:
    • Dunwandig geïsoleerd, brandvertragend en compact.
  • XLPE-geïsoleerde kabels:
    • Hoge spanning (tot 1500V DC) en thermische weerstand.
  • Hoogspannings-DC-kabels:
    • Ontworpen voor het verbinden van batterijmodules en hoogspanningsbussen.

  Aanbevolen kabelspecificaties

  Kabeltype	Aanbevolen model	Sollicitatie
  PV-kabel	EN 50618 H1Z2Z2-K	PV-modules aansluiten op de omvormer.
  PV-kabel	UL 4703 PV-draad	Installaties op daken waarbij een hoge isolatiewaarde vereist is.
  Energieopslagkabel	UL 10269, UL 11627	Compacte batterijaansluitingen.
  Afgeschermde opslagkabel	EMI-afgeschermde batterijkabel	Verminderen van interferentie in gevoelige systemen.
  Hoogspanningskabel	XLPE-geïsoleerde kabel	Hoogstroomaansluitingen in batterijsystemen.
  Drijvende PV-kabel	AD8 drijvende zonnekabel	Omgevingen met veel water of vochtigheid.

IV. Systeemintegratie

Integreer PV-modules, energieopslag en omvormers in een compleet systeem:

1. PV-systeem: Ontwerp de module-indeling en zorg voor structurele veiligheid met geschikte montagesystemen.
2. Energieopslag: Installeer modulaire batterijen met een goede BMS (Battery Management System)-integratie voor realtime monitoring.
3. Hybride omvormer: Sluit PV-panelen en batterijen aan op de omvormer voor naadloos energiebeheer.

V. Installatie en onderhoud

Installatie:

• Locatiebeoordeling: Controleer daken en grondoppervlakken op structurele compatibiliteit en blootstelling aan zonlicht.
• Installatie van apparatuur: Bevestig PV-modules, batterijen en omvormers stevig.
• Systeemtesten: Controleer de elektrische verbindingen en voer functionele tests uit.

Onderhoud:

• Routine-inspecties: Controleer kabels, modules en omvormers op slijtage of schade.
• Schoonmaak: Reinig de PV-modules regelmatig om de efficiëntie te behouden.
• Bewaking op afstand: Gebruik softwarehulpmiddelen om de systeemprestaties bij te houden en instellingen te optimaliseren.

VI. Conclusie

Een goed ontworpen PV-opslagsysteem voor woningen levert energiebesparing, milieuvoordelen en betrouwbare stroomvoorziening op. De zorgvuldige selectie van componenten zoals PV-modules, energieopslagbatterijen, omvormers en kabels garandeert de efficiëntie en levensduur van het systeem. Door een goede planning te volgen,

Door de installatie- en onderhoudsprotocollen te volgen, kunnen huiseigenaren het maximale uit hun investering halen.