Μελέτη αυτόνομου φωτοβολταϊκού για γεώτρηση
Στο παρόν άρθρο θα μελετήσουμε την ηλεκτροδότηση, από μονοφασικό αυτόνομο φωτοβολταϊκό σύστημα, συστήματος άντλησης νερού από γεώτρηση με υποβρύχια αντλία. Ο κινητήρας της αντλίας έχει ονομαστική ιπποδύναμη 3 hp. Ρυθμίζουμε τα ηλεκτρικά και υδραυλικά χαρακτηριστικά του συστήματος κινητήρα-αντλίας ώστε να έχουμε βελτιστοποίηση της συνολικής απόδοσης λειτουργίας. Το νερό χρησιμοποιείται για άρδευση 8 στρεμμάτων ελαιόδενδρων. Το φωτοβολταϊκό σύστημα αφορά εγκατάσταση στη Λέσβο.
Οι ενεργειακές ανάγκες, σύμφωνα με τις επαναλήψεις λειτουργίας της αντλίας, τις ώρες ανά επανάληψη και τις επαναλήψεις ανά μήνα, έχουν ως εξής :
- Φωτοβολταϊκά πλαίσια
Υπάρχει απαίτηση για κάλυψη της πιο ενεργοβόρου περίπτωσης, που στο συγκεκριμένο σύστημα είναι ο Αύγουστος. Έχουμε ημερήσια ζητούμενη ενέργεια – μία επανάληψη λειτουργίας της αντλίας κάθε μέρα – 26,5 kWh. Ένα φωτοβολταϊκό πλαίσιο αιχμής ισχύος 265 Wp παράγει περίπου 1,3 kWh ημερησίως τους καλοκαιρινούς μήνες στη Λέσβο. Απαιτούνται 27 από τα εν λόγω πλαίσια για την κάλυψη της ημερήσιας ζήτησης ενέργειας τον Αύγουστο. Η λιγότερο ενεργοβόρος περίπτωση είναι ο Απρίλιος. Το σύστημά μας παράγει στη Λέσβο ημερησίως 29,4 kWh περίπου τον Απρίλιο, οπότε υπερκαλύπτεται η ζήτηση του Απριλίου – 25,5 kWh.
- Μπαταρίες
Λόγω του μεγέθους του συστήματός μας - συνολική ισχύς 7,1 kWp – η τάση του συστήματος των μπαταριών επιλέγεται στα 48 V. Η αντλία ρυθμίζεται να λειτουργεί όταν υπάρχει ηλιοφάνεια ώστε να μην έχουμε καταπόνηση των μπαταριών. Το φωτοβολταϊκό σύστημα τροφοδοτεί κατά προτεραιότητα την άντληση του νερού διατηρώντας ταυτόχρονα τις μπαταρίες φορτισμένες. Για να λάβουμε υπόψη και το όχι και τόσο συνηθισμένο ενδεχόμενο συννεφιάς μία ημέρα του Αυγούστου επιλέγουμε για αυτονομία τη μικρότερη δυνατή χωρητικότητα, ώστε να μειώσουμε και το κόστος του συστήματος. 1 συστοιχία από 24 σε σειρά 2βολτους συσσωρευτές SOPzS της Sunlight χωρητικότητας 965 Ah C120, θα μας δώσουν συνολική χωρητικότητα 965 Ah @48V και αυτονομία ενέργειας, για βάθος εκφόρτισης 50%, 23 kWh που είναι αρκετή. Τον Απρίλιο το πότισμα γίνεται ανά δύο μέρες και απαιτεί 13,5 kWh. Αν έχουμε παρατεταμένη συννεφιά για πάνω από δύο μέρες, η διαθέσιμη αποθήκη ενέργειας 23 kWh μας παρέχει ικανοποιητικότατη αυτονομία.
- Ινβέρτερ
Ο αντιστροφέας θα πρέπει να μπορεί να καλύψει τη ζήτηση ενεργού ισχύος των 3 kW. Λαμβάνοντας υπόψη το συντελεστή ισχύος και δίνοντας λίγο «αέρα» παραπάνω στο μέγεθος του αντιστροφέα για ασφάλεια, επιλέγουμε ονομαστική φαινόμενη ισχύ 5 kVA και συγκεκριμένα 1 αντιστροφέα Victron Multiplus 5000VA@48V, που είναι ταυτόχρονα και φορτιστής από γεννήτρια ή το δίκτυο.
- Ρυθμιστές φόρτισης
Η συνολική ισχύς των φωτοβολταϊκών πλαισίων μοιράζεται σε 2 ρυθμιστές φόρτισης – 6 συστοιχίες, των τριών πλαισίων σε σειρά, σε έναν ρυθμιστή Victron Smartsolar MPPT 150V/100A και 3 συστοιχίες των 6 πλασίων εν σειρά σε ένα Victron Bluesolar MPPT 150V/60A.
Να σημειωθεί, τέλος, ότι κατά τους υπόλοιπους μήνες που δεν έχουμε πότισμα της καλλιέργειας, η παραγόμενη ενέργεια των φωτοβολταϊκών δεν πάει χαμένη. Το νερό αντλείται, κατά τις ώρες της ηλιοφάνειας ώστε να μην έχουμε καταπόνηση των μπαταριών, και αποθηκεύεται σε δεξαμενές. Από κει και πέρα διοχετεύεται σε άλλες χρήσεις πλην της άρδευσης.
