Sistemas Industriais de Energia Solar: Como eles operam, Tamanho, e quando incluir armazenamento de bateria

Introdução

O design adequado de sistemas industriais de energia solar leva o perfil de eletricidade da instalação, não consumo anual. A capacidade fotovoltaica é governada pelos requisitos de carga, recurso solar, área útil, infraestrutura elétrica, e objetivos do projeto. O armazenamento da bateria só deve ser incluído quando um requisito operacional definido justificar o seu custo extra e complicações, pois é opcional.

O que são sistemas industriais de energia solar?

Definição de um sistema industrial de energia solar

Um sistema solar fotovoltaico industrial converte a luz solar em eletricidade para ser usada nas fábricas, locais de plantas, locais de armazenamento, locais de processamento e outros locais com uso intensivo de energia. Uma instalação padrão inclui vários componentes, como módulos fotovoltaicos, estrutura de montagem, inversores, proteção elétrica, e equipamentos de monitoramento e interconexão à rede. Você pode instalar o armazenamento da bateria com base em seus requisitos operacionais. As escolhas específicas de design dependem das condições do local do projeto, necessidades elétricas, e metas operacionais.

Diferença entre Solar Comercial e Industrial

Ao avaliar um projeto solar industrial, a terminologia de capacidade é importante. A quantidade de energia usada em qualquer instante é medida em kW, definido como um quilowatt. kWh expressa o consumo de energia elétrica, geração, ou armazenamento. O kWp é a medição da capacidade de um arranjo fotovoltaico em CC sob certas condições de teste. A capacidade de um inversor CA refere-se à sua capacidade nominal de conversão CA e não deve ser considerada igual à capacidade fotovoltaica CC.

A sistema solar comercial e um sistema de painel solar industrial pode ter tecnologias semelhantes, mas suas condições de trabalho podem ser diferentes. Durante o dia, a avaliação de carga de locais de varejo e escritórios é relativamente constante.

Como funcionam os sistemas industriais de energia solar?

Da luz solar à eletricidade utilizável

A luz solar atinge o módulo, o módulo produz eletricidade DC, e o inversor a transforma em eletricidade CA para a instalação. A conexão de equipamentos de proteção e distribuição elétrica à rede elétrica.

A tarefa de monitoramento envolve manter registros de produção e consumo, o estado do equipamento, e falhas para que os operadores possam avaliar o desempenho e as condições de operação. Quando o armazenamento está disponível, o excesso de energia fotovoltaica pode ser alimentado no armazenamento de energia em vez de exportado imediatamente ou reduzido, dependendo do desenho do projeto. A bateria retém a energia até que seja descarregada.

A sistema de armazenamento de energia da bateria geralmente consiste em módulos de bateria, um sistema de gerenciamento de bateria, equipamento de conversão de energia, e um sistema de gestão de energia. Pode exigir equipamento auxiliar para plena eficácia operacional. Equipamentos para gerenciamento e proteção térmica garantem operação segura. O EMS pode executar a comutação de carga de acordo com regras operacionais programadas para melhor gerenciar a rede.

Como dimensionar um sistema de energia solar industrial

Comece com o perfil de carga da instalação

O perfil de carga da instalação é a primeira entrada de dimensionamento. O consumo anual de eletricidade indica o uso de energia do local, mas não indica quando essa energia é necessária. Duas fábricas com o mesmo consumo anual podem necessitar de projetos fotovoltaicos diferentes se uma tiver uma forte demanda durante o dia, enquanto a outra opera principalmente à noite..

Avalie contas de serviços públicos, dados de intervalo ou de hora em hora, quando aplicável, horário de funcionamento, padrões de mudança, demanda sazonal, pico de demanda, fins de semana, feriados, e crescimento futuro esperado da carga. O conjunto de dados é utilizado para definir o tempo e a quantidade de demanda de eletricidade antes que uma capacidade fotovoltaica alvo seja selecionada.

Avalie a área de instalação utilizável e selecione os módulos apropriados

Depois de entender a demanda, avaliar quanta área pode realmente acomodar o PV. A área útil do telhado ou solo, orientação, inclinar, sombreamento, espaçamento entre linhas, acesso para manutenção, capacidade estrutural, requisitos de segurança, e o roteamento elétrico devem ser revisados.

Reduzir a contagem de módulos usando módulos de maior potência não necessariamente atualiza o projeto. HBOWA fornece módulos TOPCon tipo N e PERC Tier-1 para compradores B2B da Risen, Longi, Jinko, Trina, JA Solar, Solar Canadense, Tongwei, e GCL.

Estime a geração fotovoltaica real em vez de assumir a saída da placa de identificação

A energia real produzida não é igual à capacidade instalada. O desempenho da produção depende dos recursos disponíveis do sol, juntamente com outros fatores relevantes para o sistema. O Modelo PVWatts de NREL é mais realista, pois inclui esses mecanismos de perda.

Essas suposições padrão documentadas permitem entradas de perdas separadas para sujeira, sombreamento, incompatibilidade, fiação, conexões, disponibilidade, e desempenho do inversor; os resultados do campo não são valores universais, e os valores padrão de modelagem são.

Combine a capacidade fotovoltaica com o objetivo operacional da instalação

Para planejamento antecipado, Watts fotovoltaicos pode fornecer uma estimativa de produção com base na localização. Para engenharia detalhada, dados elétricos e do local devem ser inseridos. A capacidade fotovoltaica resultante desta análise deve atender ao objetivo operacional da instalação. Uma propriedade com forte demanda diurna pode otimizar para uso solar direto. Um local com menor demanda diurna pode contemplar armazenamento ou exportação gerenciada.

Quando um sistema solar industrial deve adicionar armazenamento de bateria?

Nem todas as configurações solares industriais requerem bateria. O armazenamento pode ajudar quando a geração solar e a demanda de eletricidade de uma instalação não coincidem, quando a demanda de pico exige gerenciamento, quando cargas selecionadas requerem energia de reserva, e quando a rede e as condições de exportação tornam mais útil armazenar em vez de exportar melhor.

Quando apenas a energia solar pode ser suficiente

Um sistema somente fotovoltaico pode ser apropriado se a instalação usar a maior parte de sua eletricidade quando o sistema fotovoltaico solar está gerando eletricidade. Neste caso, haverá uso de geração solar diretamente no local para que a eletricidade não precise ser comprada da rede durante esse período. Se a rede for confiável e os acordos de exportação forem apropriados, uma bateria pode ter valor limitado, desde que a instalação não precise de backup e o gerenciamento de energia de pico não seja necessário.

Antes de adicionar armazenamento de bateria, uma empresa deve comparar sua demanda diurna, PV gerado esperado, e benefícios tarifários de eletricidade. Você também precisa considerar as regras de interconexão local e os limites de exportação, que afetam o tratamento do excesso de eletricidade solar.

Quando o armazenamento da bateria pode agregar valor

As baterias de armazenamento podem melhorar a utilidade da energia solar quando a geração e a demanda ocorrem em momentos diferentes. O excedente de energia fotovoltaica no meio do dia pode ser armazenado e descarregado posteriormente para aumentar o autoconsumo solar. O mesmo sistema de armazenamento de energia pode ajudar em Pico de barbear suprindo parte da demanda da instalação durante períodos de carga pesada, embora o valor em dólares dependa da tarifa aplicada e da estrutura de cobrança de demanda.

Outra aplicação é mudança de carga. A eletricidade poderia ser armazenada durante um período mais barato ou no momento da produção solar e descarregada durante o período de demanda ou de altos preços da eletricidade. Quando projetado e configurado para tal função, armazenamento pode fornecer poder de backup para cargas selecionadas durante interrupções da rede. De acordo com os EUA. Departamento de Energia, o armazenamento pode ajudar a transferir energia solar para períodos de maior demanda e fornecer resiliência durante apagões.

Novos sistemas de armazenamento Solar-Plus vs.. Retrofits de bateria

Integração de um sistema de geração de energia renovável e do sistema e controles de armazenamento de energia relacionados em uma única solução de sistema. Com um PCS, uma instalação fotovoltaica existente pode adicionar armazenamento enquanto mantém seu inversor fotovoltaico atual. Uma decisão de arquitetura adequada dependerá da capacidade fotovoltaica e a HBOWA é especialista em ambas as abordagens. Eles ajudam você a determinar qual ajuda você melhor.

Como dimensionar o armazenamento de bateria para um sistema solar industrial

Dimensione a bateria de acordo com sua função

A aplicação deve começar com o dimensionamento da bateria. Um sistema de autoconsumo solar precisa ter capacidade energética suficiente para transferir o excedente fotovoltaico relevante. Para reduzir o pico da demanda, um cliente precisa de energia suficiente para cobrir esse pico.

Entenda a diferença entre energia da bateria e capacidade energética

Pense em um sistema de energia com uma bateria de 100kW / 200kWh. Para esclarecer, o termo “kW” refere-se à potência, enquanto o termo “kWh” se refere à energia. Os 200 kWh divididos por 100 kW dão duas horas como uma simples relação de placa de identificação, mas não deve ser representado como um tempo de execução garantido no mundo real. A operação real é influenciada por vários fatores, incluindo o estado utilizável da carga, limites de descarga, e eficiência.

De acordo com os EUA. Departamento de Energia, tanto a capacidade de energia de armazenamento quanto a capacidade de armazenamento de energia são diferentes e exclusivas para múltiplas aplicações.

Para os cálculos, encaminhamos os leitores para um dimensionamento de bateria do sistema solar metodologia, já que não vamos repetir o cálculo completo aqui.

Por que não existe uma relação universal entre bateria e energia fotovoltaica

Não existe uma diretriz tecnicamente razoável de que cada projeto solar industrial deva alocar um número fixo específico de kWh para cada kW de energia fotovoltaica.. Uma bateria que fornece serviços de corte de pico curto terá uma relação potência-energia diferente daquela que muda várias horas de geração solar ou fornece backup mais longo.

As estatísticas atuais do mercado mostram que o comprimento de armazenamento não é constante. Embora muitos projetos ainda estejam agrupados em torno da marca de duas horas, o O último relatório da IEA indica que projetos de quatro horas ou mais estão tomando cada vez mais forma à medida que o valor da flexibilidade aumenta.

Armário de armazenamento de energia vs. Recipiente BESS para Solar Industrial

Quando um gabinete de armazenamento de energia é apropriado

Uma bateria armário de armazenamento de energia contém módulos de bateria e equipamentos auxiliares em um pacote compacto. Isto pode compreender um PCS (ou inversor híbrido), BMS, EMS, mais distribuição AC/DC, resfriamento, e proteção contra incêndio, dependendo da configuração. Determine os requisitos elétricos relevantes para o seu projeto ou obra. O primeiro passo para a seleção do gabinete envolve a identificação dos requisitos elétricos para o projeto.

Por exemplo, o BMS, EMS, resfriamento, proteção contra incêndio, Distribuição CA/CC, e outros itens incluídos no HBOWA 125Gabinete kW/241 kWh integrar um inversor híbrido de 125kW com uma bateria LiFePO4 de 241kWh. De acordo com as aplicações especificadas incluem corte de pico, armazenamento solar, poder de backup, Carregamento de veículos elétricos, e microrredes.

Quando um contêiner BESS pode ser a melhor configuração

A Recipiente BESS é um gabinete maior que integra racks de baterias e sistemas de suporte como PCS, BMS, EMS, térmico, fogo, e distribuição elétrica. Quando o armazenamento precisa, planos de expansão, ou chamada de configuração do site para uma instalação maior, uma instalação modular pode ser adequada.

O que projetos reais nos dizem sobre a energia solar + Dimensionamento de armazenamento

Configurações reais de projetos mostram por que não existe uma proporção padrão de bateria para energia solar

Projetos experienciais mostram razões pelas quais sistemas industriais de energia solar com baterias nunca são projetados com uma proporção fixa. A HBOWA forneceu um sistema LiFePO₄ de 50kW/301kWh para uma fábrica na Polônia que foi projetado para uso próprio de energia solar, Pico de barbear, e deslocamento de carga. Um projeto hoteleiro na Roménia utiliza armazenamento de 100kW/200kWh para autoconsumo fotovoltaico, Pico de barbear, e backup. Para operar fora da rede, um sistema fotovoltaico de 300 kW é combinado com 400 kWh de armazenamento no Togo.

Essas configurações têm objetivos operacionais diferentes; portanto, suas relações de poder e energia não são intercambiáveis. De acordo com o projeto da Polônia, uma bateria poderia ser configurada de forma mais eficaz em torno do gerenciamento de demanda, em vez de simplesmente combinar a capacidade fotovoltaica.

O projeto na Roménia integra várias funções de armazenamento numa unidade. A iniciativa do Togo deve prever momentos em que a rede não fornece e acumular energia solar gerada em excesso. Estes são exemplos de projetos; o dimensionamento não é universal. A configuração que funciona melhor depende do perfil de carga, cronograma operacional, recurso solar, condições da rede, e papel do armazenamento.

O que verificar antes de instalar um sistema industrial de energia solar

Verifique a infraestrutura elétrica antes de selecionar o equipamento

Antes da seleção do equipamento para cada dado energia solar industrial projeto, deve ser avaliado em relação à infraestrutura elétrica existente da instalação. O projeto viável do sistema pode ser afetado pela capacidade do transformador, tensão de serviço e configuração trifásica, comutador, configurações de proteção, rotas de cabos, e requisitos de interconexão à rede.

De acordo com o Departamento de Energia, o custo da eletricidade depende não apenas da quantidade de carga, mas também do formato da carga. Cobranças de demanda, por outro lado, pode ser baseado no kW máximo durante o período de faturamento.

Avalie o Site, Equipamento Solar, e condições da bateria juntas

Também precisamos revisar o site físico. Os fatores que podem influenciar o projeto do sistema incluem a capacidade do telhado ou do solo, sombreamento, temperatura, e poeira. Ao selecionar painéis solares, compare a tecnologia do módulo e a eficiência e os termos de garantia em vez de escolher painéis com base na potência.

Quando armazenamento de bateria está incluído, familiarize-se com a capacidade utilizável, classificação de potência, BMS, gerenciamento térmico, proteção contra incêndio, garantia, e temperatura de operação. Recomenda-se que os fatores acima sejam avaliados em conjunto.

Verifique tarifas, Regras de exportação, e economia do projeto antes da instalação

A determinação da viabilidade financeira deve ser baseada no local real e não genérica baseada no período de retorno. Esta tarefa envolve a revisão do preço da electricidade, cobranças de demanda, preço por tempo de uso, compensação de exportação, regras de interconexão à rede, e licenças e incentivos aplicáveis.

Vantagens e limitações da energia solar industrial + Armazenar

Sistemas industriais de energia solar pode ajudar a compensar as compras de eletricidade da rede, trazer uso local de geração solar, e dar maior controle sobre o tempo de uso da energia armazenada. O armazenamento também pode ajudar no gerenciamento de picos ou no backup de determinadas cargas. Mas estes benefícios não se estendem a todos os lugares e a todos.

Nem todas as instalações têm automaticamente o menor custo de energia solar, e as baterias não são automaticamente econômicas. Decisão a ser tomada com base no perfil de carga do site, tarifas, condições da rede, restrições técnicas, e objetivos do projeto.

As instalações podem não ter automaticamente a energia solar como a opção de menor custo. De forma similar, as baterias podem não ter automaticamente justificativa econômica.

Conclusão

O maior sistema de energia solar industrial não é necessariamente o certo. O perfil de carga da instalação, recurso solar, espaço disponível, infraestrutura elétrica, e os objetivos operacionais devem estar alinhados. Quando a aplicação garante custo e complexidade adicionais, armazenamento de bateria deve ser adicionado. HBOWA é capaz de apoiar projetos que utilizam módulos fotovoltaicos, inversores, acessórios, e soluções de armazenamento LiFePO4.