Od agregatu do fotowoltaiki i magazynu energii: leśny projekt energetyczny poza siecią

Opis przypadku

Projekt w odległym lesie rozpoczął się od małego agregatu i praktycznego wyzwania: jak stworzyć niezawodny system zasilania dla obiektu w trakcie rozbudowy, którego przyszłe zapotrzebowanie na energię obejmie budynki, pompy, bramy, oświetlenie i inne urządzenia.

GeePower wspólnie z klientem ustaliło przewidywane obciążenia i wymagania projektu, a następnie skonfigurowało system magazynowania energii 20kW / 51.2kWh dla tego obiektu.

Pełna dostawa obejmowała panele fotowoltaiczne, bateryjny system magazynowania energii, falownik i powiązane komponenty systemu. Montaż wykonano lokalnie, a GeePower zapewniało zdalne wsparcie techniczne przez telefon, e-mail i WhatsApp podczas montażu i uruchomienia.

W chwili dokumentowania projektu system fotowoltaiki i magazynowania energii działał już od kilku miesięcy, a sama inwestycja w lesie była nadal w trakcie realizacji.

Informacja o materiałach: Nagrania projektu, wypowiedzi klienta i obserwacje eksploatacyjne opierają się na materiałach dostarczonych lub opublikowanych przez właściciela projektu. Wyniki przedstawione w tym opisie dotyczą tej konkretnej instalacji, warunków pracy i etapu realizacji projektu.

System w skrócie 

Wyzwanie: niezawodne zasilanie odległego obiektu

Przed montażem nowego systemu energię elektryczną w leśnym obiekcie dostarczał mały agregat.

Wystarczało to do tymczasowego zasilania, ale projekt się rozrastał.

Docelowo energia elektryczna miała być potrzebna w wielu częściach nieruchomości, w tym:

• główny budynek;
• pompownię;
• bramy wjazdowe;
• dolny plac;
• przyszłe reflektory na terenie lasu;
• narzędzia budowlane i tymczasowe odbiory elektryczne.

Klient potrzebował więc systemu, który obsłuży zarówno obecny etap budowy, jak i większe zapotrzebowanie na energię w miarę rozwoju nieruchomości.

Konfiguracja systemu dostosowana do wymagań projektu

Przed dostawą urządzeń GeePower omówiło z klientem planowane zastosowanie, przewidywane obciążenia i ogólne wymagania projektu.

Na podstawie tych wymagań skonfigurowano system z falownikiem 20kW i baterią o pojemności 51.2kWh, przy znamionowym napięciu baterii 512VDC.

System obsługuje moc wejściową fotowoltaiki do 30kW, z dwoma kanałami MPPT i zakresem pracy MPPT 150–850VDC.

GeePower dostarczyło główne komponenty wymagane w projekcie, w tym:

• panele fotowoltaiczne;
• bateryjny system magazynowania energii;
• falownik;
• powiązane urządzenia systemu.

Celem nie była jedynie dostawa szafy bateryjnej, lecz dopasowanie systemu magazynowania i przekształcania energii do planowanego zastosowania klienta poza siecią.

Przygotowanie miejsca pod system magazynowania energii

Przed ustawieniem baterii i falownika należało przygotować miejsce instalacji.

Najpierw ułożono kanały kablowe dla przewodów zasilających, aby umożliwić prowadzenie wymaganych kabli elektrycznych pod ziemią.

Następnie wykonano betonowy fundament, zapewniający stabilną podstawę dla baterii i falownika.

Po wykonaniu fundamentu ustawiono system magazynowania energii i zewnętrzne szafy elektryczne projektu.

Infrastruktura ta stworzyła centralny punkt zasilania, z którego można było następnie rozprowadzać energię do różnych części leśnej nieruchomości.

Wydzielony rozdział energii elektrycznej na terenie obiektu

Na potrzeby projektu wykonano dwie niestandardowe zewnętrzne szafy elektryczne ze stali ocynkowanej i malowanej proszkowo.

Jedna zewnętrzna szafa elektryczna służyła do przyłączy elektrycznych, a druga mieściła główne urządzenia rozdzielcze.

Od punktu rozdziału podziemne kanały kablowe prowadzą do kilku części obiektu, w tym pompowni, bram i dolnego placu. Zaplanowano również dodatkową infrastrukturę pod przyszłe oświetlenie terenu leśnego.

Układ rozdzielczy obejmuje trójfazową rozdzielnicę bezpiecznikową i ochronę przeciwprzepięciową.

Trójfazowy kabel z pancerzem z drutów stalowych (SWA) 25mm² łączy system falownika z rozdzielnicą, wraz z wyłącznikiem kompaktowym (MCCB) 80A służącym do odłączania falownika od instalacji rozdzielczej obiektu.

Montaż pola modułów fotowoltaicznych z 36 panelami

W projekcie wykorzystano 36 paneli fotowoltaicznych zamontowanych na dachu głównego budynku obiektu.

Instalację podzielono na trzy łańcuchy po 12 paneli.

Budynek od początku usytuowano z uwzględnieniem ekspozycji słonecznej. Choć otaczające drzewa powodują częściowe zacienienie w niektórych porach dnia, instalacja nadal wytwarzała znaczną moc w sprzyjających warunkach.

Przewody fotowoltaiczne poprowadzono między panelami w korytkach ochronnych na przewody, a następnie w kierunku falownika i systemu bateryjnego.

Pomogło to uporządkować i zabezpieczyć okablowanie w warunkach zewnętrznych.

Uziemienie i zabezpieczenia elektryczne

Dwa uziomy pionowe o długości 2 metrów zainstalowano jako część instalacji elektrycznej.

Instalacja obejmuje również ochronę przeciwprzepięciową, wyłączniki i dedykowane zabezpieczenia fotowoltaiczne.

Te komponenty stanowią ważną część kompletnej instalacji poza siecią, obok instalacji fotowoltaicznej, falownika i systemu bateryjnego.

Uruchomienie: gdy system nie wystartował zgodnie z oczekiwaniami

Pierwsza próba uruchomienia nie przebiegła bez problemów.

Po podłączeniu urządzeń system początkowo nie działał prawidłowo.

Klient podłączył laptop do diagnostyki problemu i tymczasowo użył agregatu, aby dostarczyć wystarczającą ilość energii do ponownego uruchomienia systemu.

Po naładowaniu baterii i rozwiązaniu problemu z uruchomieniem system powrócił do normalnej pracy.

Podczas montażu i uruchomienia GeePower udzielało zdalnych wskazówek technicznych przez telefon, e-mail i WhatsApp, umożliwiając omawianie problemów i kwestii konfiguracji bez fizycznej obecności inżyniera na miejscu.

Użycie agregatu przedstawione w projekcie było więc częścią procesu uruchomienia, a nie podstawową koncepcją działania ukończonego systemu.

Eksploatacja w rzeczywistych warunkach

Gdy właściciel projektu dokumentował instalację, system działał już od kilku miesięcy.

Jego ocena była jednoznaczna:

„Od kilku miesięcy działa świetnie.”

Nietypowym wyzwaniem na tym etapie nie był niedobór energii elektrycznej.

Ponieważ główny budynek był nadal w budowie, obiekt nie zużywał jeszcze dość energii, aby regularnie wykorzystywać cykle pracy baterii 51.2kWh.

Aby uzyskać głębszy cykl pracy baterii, właściciel od czasu do czasu wyłączał instalację fotowoltaiczną na około dwa dni, pozwalając istniejącym odbiorom rozładować baterię przed ponownym podłączeniem fotowoltaiki.

Po ponownym włączeniu paneli fotowoltaicznych bateria mogła ładować się energią słoneczną.

W miarę uruchamiania kolejnych budynków, pomp, oświetlenia i innych odbiorów oczekuje się wzrostu zużycia energii elektrycznej w obiekcie.

Produkcja energii słonecznej zaobserwowana na miejscu

Podczas nagrywania zaobserwowano produkcję energii słonecznej na poziomie około 13–18kW przy zmiennym nasłonecznieniu.

Jest to spójne z systemem przystosowanym do przyjmowania do 30kW mocy z fotowoltaiki, choć rzeczywista produkcja zależy od zainstalowanego układu, orientacji paneli, zacienienia, pogody, pory roku i innych warunków obiektu.

Powyższe dane są obserwacjami z tej konkretnej instalacji i nie należy traktować ich jako gwarantowanych wyników produkcji dla innych projektów.

Na tym etapie realizacji inwestycji w lesie dostępna produkcja energii słonecznej bywała większa niż zapotrzebowanie nieukończonego obiektu.

Od tymczasowego zasilania z agregatu do fotowoltaiki i magazynu energii

Praktyczna zmiana w obiekcie wykracza poza sam montaż szafy bateryjnej.

Pierwotne tymczasowe zasilanie opierało się na małym agregacie. Nowa infrastruktura łączy:

Fotowoltaika → falownik → magazyn energii → zabezpieczenia i& rozdział energii elektrycznej → odbiory obiektu

System może teraz zaspokajać istniejące zapotrzebowanie na energię, pozostawiając możliwość obsługi dodatkowych odbiorów wraz z rozwojem nieruchomości.

Projekt pokazuje również, dlaczego instalacji poza siecią nie można określić wyłącznie na podstawie pojemności baterii. Wejście fotowoltaiczne, moc falownika, przewidywane obciążenia, infrastruktura rozdzielcza i przyszła rozbudowa wymagają wspólnej analizy.

W tym przypadku rola GeePower obejmowała poznanie wymagań klienta, skonfigurowanie rozwiązania magazynowania energii, dostawę głównych urządzeń systemu i zdalne wsparcie montażu.

System zaprojektowany dla projektu w trakcie realizacji

Realizacja inwestycji w lesie nie została zakończona.

Infrastrukturę elektryczną zainstalowano, gdy główny budynek i inne części nieruchomości były jeszcze w realizacji, co pozwoliło uruchomić system energetyczny przed osiągnięciem docelowego profilu obciążenia projektu.

W przyszłości oczekuje się zapotrzebowania ze strony dodatkowych odbiorów budynkowych, pomp wody, bram, oświetlenia zewnętrznego i innych urządzeń na terenie nieruchomości.

Projekt jest więc przydatnym przykładem projektowania systemu poza siecią z uwzględnieniem zarówno obecnego zapotrzebowania, jak i przyszłej rozbudowy, zamiast dobierania systemu wyłącznie na etap budowy.

Planujesz projekt magazynowania energii poza siecią?

Odległe nieruchomości, gospodarstwa rolne, warsztaty, place budowy i inne zastosowania poza siecią mogą mieć bardzo różne wymagania dotyczące zasilania.

Sama pojemność baterii nie wystarczy, aby dobrać właściwy system.

W praktycznej konfiguracji czynniki takie jak:

• obciążenie szczytowe i ciągłe;
• wymagana moc falownika;
• moc instalacji fotowoltaicznej;
• dzienne zużycie energii;
• wymagania dotyczące zasilania rezerwowego;
• przewidywane przyszłe obciążenia;

należy rozpatrywać łącznie.

​