A medida que el mundo adopta cada vez más la energía renovable,Las soluciones integradas de energía solar, almacenamiento y carga (a menudo denominadas "carga de almacenamiento solar") se han vuelto esenciales para garantizar que la energía solar se aproveche, almacene y utilice de manera efectiva.. En este blog, exploraremos los principios detrás de estas soluciones, los componentes involucrados y sus aplicaciones típicas, utilizando un estudio de caso de un sistema integrado de carga, almacenamiento y energía solar de GREEN POWER.
Aplicaciones típicas
Una de las aplicaciones más comunes de un sistema integrado de carga y almacenamiento solar es en proyectos solares a escala comunitaria. Por ejemplo, en las iniciativas solares a nivel de condado, es común construir garajes solares en áreas comunales como calles o plazas de pueblos. Estas cocheras están equipadas con paneles solares, baterías de almacenamiento y estaciones de carga para vehículos eléctricos (EV).
Imagine una cochera solar con 20 plazas de aparcamiento estándar, con una superficie de aproximadamente 320 metros cuadrados. La cochera en sí se amplía a 500 metros cuadrados para acomodar paneles solares. Al instalar alrededor de 200 unidades de paneles de 550 W (cada uno de los cuales ocupa aproximadamente 2,5 metros cuadrados), la capacidad total de generación de energía solar puede alcanzar los 110 kW.
Al diseñar un sistema de este tipo, la configuración de la batería de almacenamiento es crucial. Dadas las limitaciones de espacio, a menudo se prefiere un diseño de gabinete de almacenamiento distribuido para minimizar el espacio que ocupa. Por ejemplo, se podría implementar un sistema de almacenamiento de 100 kW/209 kWh, descargando a 0,5 °C, que podría proporcionar 100 kW de energía durante aproximadamente 1,8 horas a plena carga. Las baterías de fosfato de hierro y litio (LiFePO4) se suelen utilizar para este fin debido a su alta densidad de potencia y características de seguridad.
Las estaciones de carga se pueden configurar con un diseño de cuerpo dividido, lo que permite flexibilidad en función de la potencia de salida específica de los transformadores y sistemas de almacenamiento. Tanto las estaciones de carga AC como DC son compatibles, dependiendo de las necesidades del proyecto.
Principios y componentes del sistema de carga de almacenamiento solar
Un sistema integrado de carga y almacenamiento solar normalmente consta de varios componentes clave:
1. **Paneles solares**:Fabricados con silicio cristalino, estos paneles convierten la energía solar en electricidad. Están diseñados para soportar diversas condiciones climáticas, incluida la lluvia, el granizo y el viento. Los paneles se pueden conectar en configuraciones en serie y en paralelo para alcanzar la potencia de salida deseada.
2. **Inversor conectado a la red**:Este dispositivo convierte la corriente continua (DC) producida por los paneles solares en corriente alterna (AC) que cumple con los requisitos de la red.
3. **Sistema de Almacenamiento de Energía (ESS)**:Esto incluye las baterías de almacenamiento, que almacenan el exceso de electricidad generada por los paneles solares. En nuestro ejemplo se utiliza un sistema de batería LiFePO4 de 209kWh, conocido por su seguridad y eficiencia.
4. **Sistema de conversión de energía (PCS)**:El PCS controla la carga y descarga de los acumuladores, gestionando la conversión entre CC y CA. Se comunica con el Sistema de gestión de baterías (BMS) para garantizar que las baterías se carguen y descarguen de forma segura.
5. **Gabinete de distribución de CA**:Este gabinete conecta el inversor y el PCS a la red, incorporando diversos dispositivos de protección como disyuntores, protectores contra sobretensiones y sistemas de medición.
6. **Estaciones de carga**:Estas estaciones actúan como carga del sistema, proporcionando energía a los vehículos eléctricos. Se pueden adaptar a las necesidades específicas del proyecto, con opciones para carga de CA y CC.
7. **Sistema de Monitoreo**:Un sistema de monitoreo integral recopila datos de los paneles solares, ESS y estaciones de carga y los carga en una plataforma de gestión basada en la nube. Esto permite el seguimiento y control en tiempo real de todo el sistema.
Diseño e integración de sistemas
El diseño general de un sistema integrado de carga y almacenamiento solar implica varios pasos críticos:
1. **Diseño del sistema de energía solar**:En nuestro ejemplo, los paneles solares están configurados para producir 110 kWp, con la opción de ajustarlos según el área de estacionamiento disponible. El inversor tiene el tamaño correspondiente, ya sea con una sola unidad de 110 kW o dos unidades de 50 kW.
2. **Diseño del sistema de almacenamiento de energía**:El sistema de almacenamiento utiliza un diseño distribuido "Todo en Uno", que es más flexible y ofrece una variedad de opciones de capacidad. Por ejemplo, el gabinete de almacenamiento inteligente ENSE 209KWH-2H1 integra una batería de 209 kWh y un PCS de 100 kW en un solo gabinete.
3. **Configuración de la estación de carga**:Las estaciones de carga se consideran cargas eléctricas dentro del sistema. Su configuración depende de la capacidad disponible del transformador. Si el sistema de almacenamiento es el único responsable de alimentar las estaciones de carga, el PCS debe dimensionarse en consecuencia. Una solución escalable podría implicar que varias unidades PCS de 100 kW funcionen en paralelo.
4. **Sistemas de Control y Monitoreo**:El sistema se gestiona a través de un controlador centralizado que integra los sistemas BMS, seguridad contra incendios, HVAC, monitoreo y gestión de energía (EMS). El sistema de monitorización garantiza que todos los componentes, incluidos los paneles solares, las unidades de almacenamiento y las estaciones de carga, funcionen de forma óptima.
Lógica de operación del sistema
El funcionamiento de un sistema integrado de carga y almacenamiento solar se rige por la relación entre la generación de energía solar y la carga de la estación de carga:
- **Cuando la producción solar ≤ carga de carga**:Toda la energía generada por el sol se utiliza para cargar los vehículos y cualquier déficit se complementa con la red.
- **Cuando Salida solar > Carga de carga**:El exceso de energía se almacena en las baterías, que pueden descargarse durante los períodos de mayor precio de la electricidad para optimizar los costos.
Desglose detallado de componentes
Profundicemos en los componentes utilizados en el sistema:
Paneles solares
En este proyecto, los paneles solares son módulos monocristalinos convencionales, cada uno con una superficie de 2,5 metros cuadrados y una potencia nominal de 550W. Se instalan un total de 200 paneles en un área de 520 metros cuadrados, lo que proporciona una potencia combinada de 110 kW. Con una generación diaria promedio de 3,2 horas a plena potencia, se espera que el sistema genere aproximadamente 120.000 kWh al año.
Inversor conectado a la red
El inversor es un elemento crucial en el sistema de energía solar, ya que convierte la electricidad de CC de los paneles solares en electricidad de CA. El modelo seleccionado es un inversor de 110kW, diseñado para cubrir las necesidades específicas de este proyecto.
Sistema de almacenamiento de energía
El ESS es un componente clave que garantiza que el exceso de energía solar se almacene para su uso posterior. El gabinete de almacenamiento inteligente ENSE 209KWH-2H1 integra una batería LiFePO4 de 209 kWh y un PCS de 100 kW, lo que permite una gestión eficiente de la energía.
Sistema de gestión de batería (BMS)
El BMS monitorea el voltaje, la corriente y la temperatura de la batería, garantizando un funcionamiento seguro y eficiente. También gestiona los procesos de carga y descarga, prolongando la vida útil de la batería y manteniendo la estabilidad del sistema.
Estaciones de carga
Para este proyecto, las estaciones de carga incluyen una combinación de unidades de CA de 7 kW y unidades de CC de 60 kW, lo que brinda flexibilidad en las opciones de carga. Las estaciones están equipadas con varias interfaces para la interacción del usuario, incluido el uso de tarjetas y pagos móviles.
Sistema de monitoreo
Smart Energy Manager (SEM) de GREEN POWER sirve como centro de gestión de energía localizado, lo que permite el monitoreo de datos en tiempo real y la integración con unidades EMS de nivel superior. El sistema admite monitoreo y control remotos, lo que proporciona información valiosa sobre el rendimiento del sistema.
Conclusión
Las soluciones integradas de carga y almacenamiento solar de GREEN POWER ofrecen un enfoque integral para la gestión de energía renovable. Al combinar la generación de energía solar, el almacenamiento de energía y la carga de vehículos eléctricos en un sistema único y cohesivo, estas soluciones brindan una forma flexible y escalable de satisfacer la creciente demanda de energía limpia. Ya sea para un proyecto comunitario o una instalación a mayor escala, los sistemas de GREEN POWER están diseñados para optimizar el uso de energía, reducir costos y promover la sostenibilidad.
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Hora de publicación: 01-sep-2024
