Saya mencari untuk menghasilkan 50kW untuk proyek solar off grid. Idealnya, saya ingin memiliki sistem baterai DC tegangan tinggi dengan inverter daya baterai tinggi dan pengontrol biaya.
Saya hanya menemukan beberapa inverter VDC (384V) tinggi dan pengendali biaya, dan mereka berasal dari pabrikan Cina. Saya agak ragu untuk membeli dari mereka.
Semua perusahaan besar hanya menggunakan 12, 24, dan 48 VDC. Saya mengerti bahwa ini adalah yang paling umum dan Anda tidak membutuhkan banyak daya untuk sebuah rumah, tetapi jika saya ingin menghasilkan 50kW pada 48 VDC itu lebih dari 1000A! Jika saya menjalankannya secara paralel dengan inverter 48V saya akan membutuhkan 10 atau lebih inverter. Itu banyak kawat dan pekerjaan.
Apakah ada alasan listrik mengapa mereka membatasi produk ini pada 48 VDC?
sumber
Jawaban:
60VDC adalah cut-off untuk Safety Extra Low Voltage, atau SELV, sebagaimana dijabarkan dalam UL 60950-1. Selain tegangan yang lebih rendah, sirkuit SELV juga diisolasi dari sumber listrik dengan isolasi yang dipasang kembali , yang memiliki kebutuhan ruang dan material yang spesifik.
Secara umum, tegangan SELV adalah 'aman sentuh', yang berarti mereka tidak menimbulkan bahaya kejutan listrik dengan kontak langsung. 48V jatuh di bawah ambang SELV ini dengan margin. Ini juga mudah digunakan empat baterai asam timbal '12V' yang terhubung secara seri (benar-benar hingga sekitar 58.8V dengan pengisian daya penuh.)
Tegangan di atas tingkat SELV dianggap di kelas yang sama dengan tegangan saluran, dan biasanya membutuhkan tukang listrik untuk memasang. Alasan? Listrik sudah terbiasa dengan kode dan teknik untuk melindungi terhadap kontak yang tidak disengaja dengan voltase yang berpotensi mematikan, termasuk penggunaan material yang tepat, sekering, perlindungan kesalahan, penutup dan perutean kabel.
Lebih lanjut di sini: https://www.edn.com/electronics-blogs/power-supply-notes/4414411/What-does-SELV-mean-for-power-supplies
sumber
Perangkat keras baterai yang dirakit di lapangan tidak dapat digunakan di luar SELV tanpa bantuan
Keterbatasan utama pada tegangan bus DC pada kebanyakan sistem off-grid memang karena batas keamanan sentuh (batas SELV 60VDC / 42.4VAC), tetapi itu bukan karena siapa yang memasangnya. Alih-alih, masalahnya adalah ketersediaan suku cadang: sel tunggal timbal-asam dan monoblok dari ukuran yang digunakan dalam sistem off-grid umumnya tidak tersedia dengan terminal sentuh-aman karena masalah manufakturabilitas dan masalah keragaman aplikasi. Hal ini dapat diatasi, tergantung pada lingkungan, dengan menggunakan kabinet baterai atau ruang baterai sebagai batas keamanan sentuh, atau dengan menggunakan sistem penyimpanan energi yang dirakit dan terdaftar di pabrik, tetapi itu membawa kita ke masalah kita berikutnya.
Switchgear DC sulit
Switchgear induk LV AC tugas ringan (MCB dan sistem pemasangan / bussing yang terkait, serta sakelar / pemisah yang dapat melebur, sekering utama berbagai kebun, dan sebagainya), tentu saja, sudah tersedia untuk tegangan penggunaan tipikal. Namun, hanya subset terbatas dari gear ini yang diberi peringkat untuk layanan DC sama sekali , dan jika demikian, peringkatnya akan dibatasi sekitar 48-60VDC. Selain itu, pemisah dan yang dimaksudkan untuk layanan surya , sementara dinilai untuk tegangan DC tinggi, memiliki peringkat hubungan arus pendek / interupsi yang sangat rendah dalam skema besar. Ini karena panel surya secara inherensumber terbatas saat ini: tidak peduli berapa lama string Anda, itu tidak akan mengeluarkan lebih dari nilai Isc tidak peduli apa yang Anda lakukan untuk itu, dan nilai-nilai panel surya Isc berada di urutan amp, bukan kiloamp.
Ini berarti bahwa Anda memerlukan switchgear tugas berat yang lebih berat untuk layanan DC pada tegangan DC setara tegangan listrik, karena rangkaian baterai mampu menghasilkan arus gangguan kelas kiloamp (lebih mudah setara dengan sumber listrik dalam hal ini), dan busur DC tidak terbatas mandiri sekali menyerang vs busur AC yang akan memuaskan diri di persimpangan nol. Lebih jauh lagi, bahkan gear yang lebih berat seperti MCCB tipe industri berperingkat DC dan sakelar fusible tugas berat seringkali terbatas pada 125VDC untuk pemutus kutub tunggal dan 250VDC untuk sakelar semua kutub dalam beberapa perangkat kutub. Walaupun ada beberapa sakelar fusible di luar sana yang memiliki peringkat hingga 600VDC, ini juga dibatasi oleh ketidakmampuan untuk mendapatkan sekering yang diperingkat untuk layanan OCPD utama pada tegangan di atas 300VDC dengan hanya beberapa pengecualian.
Mengganggu peringkat adalah masalah lain; mencapai peringkat hubung-pendek sistem DC lebih dari 10kA memerlukan pemilihan komponen yang cermat, dan bahkan desain pemutus dan sekering yang paling kuat yang tersedia hanya mencapai 100kA atau kurang dari peringkat interupsi DC.
sumber
TLDR: Industri menggunakan peralatan industri, dan rumah tidak memiliki permintaan 50kw. Sangat.
Ini tidak dapat cukup ditekankan:
DC adalah salah satu pelanggan yang jahat .
Sangat mudah untuk merasa puas setelah menghabiskan masa muda dan karir yang bekerja dengan jinak, 5-24 volt DC, atau tegangan 100 - 240 V AC berperilaku baik karena seringnya penyeberangan nol.
DC dalam kisaran yang sama adalah pemabuk yang kejam. Anda mungkin berada di rumah yang sangat tua dan merasakan sakelar yang memiliki SNAP definitif saat dinyalakan atau dimatikan. Itu adalah kemunduran ketika kekuatan rumah DC, dan mereka membenturkan kontak cukup lebar, untuk memastikan busur dihabisi. Di atas itu, Anda perlu "ledakan" pneumatik atau pneumatik yang dirancang untuk menarik busur ke saluran busur untuk mengeluarkannya. ,
Karena jika DC busur sedang berlangsung, itu akan membakar hampir semua hal. (catat dalam video trem-api ini bagaimana busur membutuhkan waktu untuk memulai, dan kemudian robekkan trem. Pantau terus, itu menyala beberapa kali.)
Lihatlah peringkat DC untuk kontaktor dan relay. Anda akan melihat peringkat tegangan yang sangat berbeda untuk DC daripada AC.
Akibatnya, berbagai peraturan memperlakukan DC tegangan tinggi secara berbeda dari tegangan rendah, dan maksimum yang diijinkan biasanya dalam kisaran 30-50 volt.
Pematian cepat
Dua ambang batas yang menarik bagi installer panel surya (yang bekerja di atap) adalah aturan Rapid Shutdown 2017. Anda sekarang harus meninggalkan "lorong" antara kelompok panel surya untuk pemadam kebakaran untuk mengakses atap. Ini berarti ada kelompok panel yang masih berdekatan.
Untuk instalasi atap, harus ada saklar yang dapat diakses oleh petugas pemadam kebakaran yang akan melakukan dua hal. a) Kurangi tegangan dalam kelompok panel hingga 80 volt DC atau kurang. b) Mengurangi tegangan antar grup menjadi 30 volt lebih sedikit.
Jika tegangan sistem kurang dari 30 volt, maka tidak ada ketentuan khusus yang diperlukan.
Ini adalah refleksi langsung dari bahaya tegangan yang lebih tinggi.
Untuk instalasi non-atap, ini bukan masalah; bahan untuk dipikirkan.
Tumpukan baterai tinggi kurang dapat diandalkan
Baterai adalah serangkaian string sel 1,2 hingga 3 volt per sel. Dengan demikian, tumpukan tegangan tinggi memiliki banyak sel. Semakin banyak sel, semakin besar risiko kegagalan sel membatasi atau menjatuhkan seluruh tumpukan. EVs sebagian besar telah menaklukkan ini dengan baterai eksotika, tetapi Anda tidak akan memiliki keberuntungan yang sama dengan asam timbal tua biasa.
Tegangan baterai tidak perlu cocok dengan tegangan surya
Tidak ada yang salah dengan voltase tinggi pada panel surya (mencatat bahwa arusnya terbatas pada saat ini) dan voltase rendah pada baterai (yang secara harfiah tidak memiliki batas arus, dan akan meledak dengan riang). Kontroler solar charge perlu dikonversi , tetapi tetap melakukan itu.
Apakah Anda benar-benar membutuhkan 50 kW?
Ya, jika Anda melakukan ini secara komersial, misalnya untuk menjalankan server farm atau menumbuhkan lampu, maka ya - Anda akan membagi proyek menjadi potongan-potongan kecil yang sesuai dengan perangkat keras inverter yang tersedia. Ingatlah bahwa banyak inverter tidak dapat memiliki output yang disejajarkan karena mereka tidak dapat disinkronkan. Jika mereka jatuh dari fase satu sama lain, itu berarti mati pendek di antara mereka. Jika Anda mengharapkan inverter untuk secara otomatis menyinkronkan satu sama lain atau dengan kisi, setel ulang ekspektasi itu.
Jika ini adalah usaha komersial, mis. Menjalankan ventilator dan pompa di tambang terpencil, maka Anda memasang peralatan tingkat industri, dan membayar harga mimisan untuk hal yang sama. Kenyataan bahwa Anda sedang merenungkan Keju murah tampaknya menganggap ini sebagai masalah pemilik rumah.
Rumah tidak melakukan ini
Salah satu kesalahan besar dalam gerakan "eco" adalah penggantian unit sehingga Anda dapat menjaga proses Anda tetap sama. Hapus pupuk nitrat dan masukkan guano kelelawar, hapus Roundup dan ganti dengan merek X, tetapi tetap bertani dengan cara yang sama persis . Naikkan bangunan dengan bagian-bagian merek X alih-alih merek Y dan klaim sertifikasi LEED (karena bagian-bagiannya LEED), sementara sama sekali mengabaikan bumi-pelindung, desain surya pasif dan pemenang nyata lainnya di lapangan. Pendekatan itu salah arah. Tragis biasa, tapi salah arah.
Dan jujur kami mendapatkan ini lebih banyak dari penentang: melihat 200A panel breaker utama mereka, mengalikannya dengan 240 dan menyatakan mereka membutuhkan tata surya 48KW, dan penentang segera mengeluarkan beberapa angka untuk membuktikan tata surya 48kw benar-benar tidak praktis. Tidak ada kotoran Sherlock . Dalam hal ini penentang itu dengan jahatnya berbelok ke unit pengganti secara khusus untuk membunuh gagasan kehidupan di luar jaringan bahkan menjadi praktis .
Tentu saja, sekarang, 50kw tata surya sebenarnya bisa dibayangkan, tetapi masih sama konyolnya seperti ketika penentang "mengusulkan" itu .
Rumah acak tanpa ukuran konservasi rata-rata menyedot 1000 watt. Itu menurut perusahaan listrik, yang menilai pembangkit listrik dalam hal jumlah rumah yang dilayani. Itu adalah sistem yang cukup besar (baterai 100KWH untuk mengendarai badai 100 jam), jadi Anda memikirkan beban dan cara meminimalkannya, terutama beban vampir yang berukuran 24x7.
Beban vampir terbesar di seluruh rumah Anda adalah inverter. Bahkan tanpa beban, ia membakar 1% dari peringkatnya hanya dengan menjadi "berputar". Jadi pada 50kw, itu daya 500 watt - ingat apa yang dibutuhkan rata - rata rumah yang tidak dioptimalkan? Jadi kau sudah ada di sana - betapa borosnya itu !? Jadi menjaga ukuran inverter dengan ukuran yang sehat adalah penting.
Dan Anda melakukannya dengan memikirkan banyak hal dengan hati - hati, dan tidak memiliki satu pelanggan raksasa yang mengontrol ukuran inverter.
Desain beban yang cermat
Inilah yang tidak Anda lakukan: Hindari kulkas baru seharga $ 600 dengan menyimpan yang lama, yang menyebabkan Anda perlu menyediakan tambahan $ 3000 kapasitas PV untuk memberi daya pada hal yang tidak efisien.
Jadi misalnya, panas alas tiang listrik adalah Right Out. Oven listrik, tidak; gunakan gas. Bangunan panas harus desain surya pasif kemudian sistem panas matahari aktif. Air panas, panas matahari dengan tangki penyimpanan.
Ada pengecualian yang wajar: Pemompaan panas sangat masuk akal, karena efisiensi 20% dari panel surya x 300-1000% efisiensi dari pompa panas> apa yang mungkin Anda dapatkan dari panas matahari.
Hasilnya adalah satu-satunya beban listrik yang sangat besar yang Anda harapkan dari rumah di luar jaringan adalah AC. Inverter akan berukuran sesuai .
Dengan demikian, baterai 48V banyak.
Air panas sesuai permintaan
Saya telah memeras otak saya tentang beban yang sebenarnya membutuhkan 50kw untuk waktu yang singkat , dan kesimpulan saya adalah "panas air panas sesuai permintaan". Saya suka mereka, tapi ya. Tidak ... Tidak.
Itu melanggar dua prinsip: membuat panas dengan PV, dan menjalankan inverter untuk beban yang tidak peduli AC.
Paling tidak, Anda akan melepaskannya dari DC secara langsung, mungkin menggunakan konverter penambah sederhana per saluran yang hanya berputar ketika pemanas meminta panas pada saluran itu. Tapi karena Anda tetap akan melakukan 3-4 saluran pada pemanas besar, Anda hanya akan melakukan 3 pemanas yang lebih kecil - terletak tepat di keran, sehingga Anda nol waktu yang lama, sangat mahal menunggu air panas untuk mencapai keran (dengan air panas pipa yang sekarang diisi ditinggalkan).
Cara yang tepat untuk melakukan ini adalah dengan menggunakan panas matahari dengan tangki penyimpanan besar, mungkin ditambah dengan pompa panas. Tangki penyimpanan menjadi panas sepanas mungkin (90C jika memungkinkan), kemudian ditukar dengan panas untuk membuat air panas domestik, atau digunakan sebagai heat sink untuk pemanas air pompa air. Pompa panas lebih efisien ketika memompa "menuruni bukit", sehingga tangki air panas surya yang besar menghemat banyak energi PV bahkan jika itu tidak digunakan secara langsung.
sumber
Tegangan DC optimal juga tergantung pada jenis baterai yang akan Anda instal. Asam timbal lebih terjangkau tetapi aus setelah ~ 1000 siklus charge-discharge, dan untuk sistem tegangan tinggi Anda perlu seri-kawat banyak dari mereka. Baterai Li-Ion ada dalam konfigurasi tegangan tinggi (ca 500 V DC) yang sangat mengurangi kerugian kabel karena arus kemudian lebih rendah secara proporsional, dan memiliki waktu hidup yang jauh lebih lama.
Tahun lalu saya memasang inverter "blueplanet hybrid 10.0 TL3", 10KW, dengan rentang 200 hingga 900 V DC di sisi fotovoltaik dan baterai Li-Ion 500 V DC. Baterai memang dari China (Byd-HV), inverter dibuat di Jerman. Kelemahannya adalah bahwa firmware untuk mengaktifkan mode pulau hanya akan muncul pada akhir September 2019 karena penundaan sertifikasi ... Selain itu telah berfungsi dengan sempurna sejak setahun dalam mode interaktif-grid, dan perkabelan dapat dilakukan dengan Kabel surya 10mm2 (untuk instalasi 10 KW saya).
sumber
Anda pasti bisa mendapatkan inverter AC off-grid yang lebih besar. Sebagai contoh, SMA Sunny Island mencapai 100kW.
https://www.sma-america.com/products/battery-inverters/sunny-island-4548-us-6048-us.html
Dan ya, saya juga akan ragu-ragu tentang inverter buatan China, jika Anda memiliki alternatif. Untungnya, dalam hal ini, saya pikir Anda tahu.
sumber