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 (PV)-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 omvatten:

• Zelfconsumptie:Het gebruiken van zonne-energie om in de energiebehoefte van huishoudens te voorzien.
• Piekafvlakking en dalvulling:Het verdelen van het energieverbruik over verschillende tijdstippen om energiekosten te besparen.
• Noodstroom: Betrouwbare energie leveren tijdens stroomuitval.
• Noodstroomvoorziening: Ondersteuning van kritieke belastingen 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 energiebron 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-gecertificeerde 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.