Παράδειγμα μελέτης αυτόνομου φωτοβολταϊκού για μόνιμη κατοικία
Στο παρόν άρθρο θα μελετήσουμε την ηλεκτροδότηση με αυτόνομο φωτοβολταϊκό μίας τυπικής μόνιμης κατοικίας με τη βοήθεια ενός παραδείγματος.
Η ενέργεια πρέπει να καταναλώνεται τη στιγμή που παράγεται, αλλιώς χάνεται. Το ζήτημα αυτό λύνεται στα αυτόνομα φωτοβολταϊκά συστήματα με τη δυνατότητα αποθήκευσης ενέργειας σε συσσωρευτές, προσφέροντας ανεξαρτησία από το δίκτυο. Η αυτονομία που παρέχεται δίνει τη δυνατότητα ηλεκτροδότησης μίας απομακρυσμένης κατοικίας, όπου η διασύνδεση με το δίκτυο είναι αδύνατη λόγω κόστους. Μπορεί να υπάρχουν και πολεοδομικοί λόγοι, ή απλά λόγοι επιθυμίας αυτονομίας ή και περιβαλλοντικής συνείδησης.
Το ρεύμα των φωτοβολταϊκών πλαισίων μέσω του ρυθμιστή φόρτισης φορτίζει τους συσσωρευτές, ή τροφοδοτεί το φορτίο μέσω του αντιστροφέα εάν υπάρχει ζήτηση κατά τη διάρκεια της ηλιοφάνειας και η περίσσειά του φορτίζει του συσσωρευτές. Τις νυχτερινές ώρες ή τις συννεφιασμένες μέρες η ηλεκτροδότηση επιτυγχάνεται με λήψη της αποθηκευμένης στους συσσωρευτές ενέργειας μέσω του αντιστροφέα.
Ένα αυτόνομο φωτοβολταϊκό σύστημα μπορεί να ικανοποιήσει πλήρως και αξιόπιστα τις ενεργειακές απαιτήσεις μίας μόνιμης κατοικίας.
Ας δούμε ένα παράδειγμα. Στον πίνακα παρακάτω παρουσιάζονται οι ηλεκτρικές ανάγκες μίας μέσης κατοικίας.
Αρχικά καταγράφονται τα φορτία της κατοικίας όπως στον προηγούμενο πίνακα, οι συσκευές που υπάρχουν, οι ισχύες τους, οι ημερήσιες ώρες λειτουργίας τους και οι ημερήσιες ενεργειακές καταναλώσεις τους. Η καταγραφή γίνεται ούτως ώστε να καλύπτεται η χειρότερη περίπτωση από άποψη ηλιοφάνειας, δηλαδή για χειμερινή λειτουργία.
Οι ημερήσιες ενεργειακές καταναλώσεις θα πρέπει να εξυπηρετούνται από το φωτοβολταϊκό σύστημα. Δεδομένου ότι ένα πλαίσιο των 270 Wp παράγει το χειμώνα περίπου 0,5 kWh, για την κάλυψη της ενέργειας των 8,71 kWh απαιτούνται 18 εν λόγω πλαίσια. Το καλοκαίρι που οι ώρες ηλιοφάνειας είναι τουλάχιστον διπλάσιες, η παραγωγή του φωτοβολταϊκού είναι τουλάχιστον διπλάσια με αντίστοιχη δυνατότητα κάλυψης ημερήσιας κατανάλωσης ενέργειας. Αυτό σημαίνει ότι με τα υπάρχοντα φωτοβολταϊκά πλαίσια μπορούμε να έχουμε διπλάσιες τουλάχιστον ώρες λειτουργίας των φορτίων. Ή μπορούμε για παράδειγμα να λειτουργήσουμε λίγες περισσότερες ώρες όλες τις συσκευές και το κλιματιστικό πολύ περισσότερες ώρες όπως απαιτείται το καλοκαίρι. Προϋποτίθεται, στο συγκεκριμένο παράδειγμα, η ύπαρξη ηλιακού θερμοσίφωνα και θέρμανση από λέβητα πετρελαίου, οπότε η λειτουργία του κλιματιστικού το χειμώνα είναι επικουρική για θέρμανση ενός συγκεκριμένου δωματίου για παράδειγμα.
Η ισχύς ταυτόχρονης λειτουργίας καθορίζει το μέγεθος, άρα και το κόστος, του αντιστροφέα. Εάν λειτουργούσαν ταυτόχρονα όλες οι ενεργοβόρες συσκευές – πλυντήρια, μάτια κουζίνας, φούρνος, κλιματιστικό, σίδερο, σκούπα, σεσουάρ – θα απαιτούνταν 3 αντιστροφείς των 5 KVA συνδεδεμένοι παράλληλα. Επιλέγοντας ταυτόχρονη λειτουργία 3 μόνο από τις ενεργοβόρες συσκευές, ένας αντιστροφέας των 8 KVA μάς καλύπτει. Προτείνεται για ασφάλεια αντιστροφέας των 10 kVA. Προτείνεται ο αντιστροφέας να είναι και φορτιστής από γεννήτρια, ώστε να έχουμε επικουρική χρήση βενζινογεννήτριας αν απαιτηθεί.
Η τάση του συστήματος των συσσωρευτών λόγω του μεγέθους του φωτοβολταϊκού συστήματος επιλέγεται στα 48 V. Για 2 έως 3 μέρες αυτονομίας το χειμώνα απαιτούνται 24 2βολτοι συσσωρευτές των 965 Ah ανοικτού τύπου sOPzS με 2.400 κύκλους φόρτισης-εκφόρτισης για βάθος εκφόρτισης 50%. Εάν δεν υπάρχει δυνατότητα αερισμού του χώρου εγκατάστασης των συσσωρευτών χρησιμοποιούνται αντί αυτών κλειστού τύπου sOPzV συσσωρευτές των 990 Ah, οι οποίοι επιπροσθέτως δε χρειάζονται συντήρηση – συμπλήρωση υγρών - , έχουν μεγαλύτερη διάρκεια ζωής, με αντιστάθμισμα φυσικά το μεγαλύτερο κόστος.
Τέλος η ονομαστική ισχύς του ρυθμιστή φόρτισης είναι συγκρίσιμη με αυτή του φωτοβολταϊκού συστήματος, οπότε επιλέγεται εν προκειμένω ρυθμιστής που μπορεί να αποδώσει στους συσσωρευτές ένταση ρεύματος 100 Α στα 48 V.
Δείτε προσφορές για αυτόνομα φωτοβολταϊκά.
