Fotowoltaiczny System Hybrydowy DC

Główną cechą systemów hybrydowych jest wykorzystywanie dwóch lub więcej różnych źródeł energii elektrycznej.

Oprócz energii słonecznej fotowoltaiczne systemy hybrydowe zazwyczaj wykorzystują generatory diesla, turbiny wiatrowe lub sieć publiczną jako dodatkowe źródło elektryczności. Inwertery używane w systemach hybrydowych mają zintegrowane ładowarki akumulatorów. Dostarczają energię podłączonym odbiornikom prądu przemiennego odpowiednio z akumulatorów systemu solarnego lub drugiego źródła. Urządzenia te pozwalają również na ładowanie akumulatorów z dodatkowego źródła energii.

Hybrydowe systemy fotowoltaiczne mają tą zaletę, że nie muszą być znacznie przewymiarowane z uwagi na okresy bezsłoneczne. To ogranicza zbędne koszty. W trakcie wyboru źródła energii, system zawsze traktuje priorytetowo energię dostarczaną przez baterie słoneczne. W połączeniu z kontrolowanym drugimi źródłem, dostawa energii pozostaje stabilna i dostępna 24 godziny na dobę przez cały rok.

Ważne cechy jednofazowych i trójfazowych systemów hybrydowych:

• Kombinacja różnych źródeł energii takich jak baterie słoneczne PV, wiatr, generatory diesla,
• napięcie 400V trójfazowe i 230V jednofazowe dostępne 24h na dobę,
• 12V / 24V lub 48V na szynie DC
• automatycznie zarządzanie energią na podstawie stanu naładowania akumulatora włączają automatyczny start kontrolowanego dodatkowego źródła w postaci np.: generatora diesla,
• zoptymalizowany algorytm ładowania akumulatora,
• funkcja rejestracji danych wraz z automatycznym alarmem i zdalnym monitoringiem GSM,
• zoptymalizowana wydajność systemu na szynach DC i AC

Wykaz Urządzeń Fotowoltaicznego Systemu Hybrydowego DC

Steca Tarom

Solarny Regulator Ładowania

Steca PA 15

Sterownik

Steca XPC

Inwerter Sinusoidalny

1400W - 2200W

Steca Compact

Inwerter Sinusoidalny

1600W - 4000W

Steca HPC

Inwerter Sinusoidalny

2800W - 8000W

Steca PA HS200

Amperomierz

10 - 65V

Steca Power Tarom

Solarny Regulator Ładowania

Steca PA Tarcom

Rejestrator Danych

Steca Xtender XTM

Inwerter Sinusoidalny

Steca Xtender XTH

Inwerter Sinusoidalny

Jednofazowy System Hybrydowy DC

Centralnym, inteligentnym elementem systemu jest solarny kontroler ładowania Steca Tarom lub Power Tarom: kontroluje przepływ energii i zabezpiecza akumulator przed stanami krytycznymi. Steca Tarom/Power Tarom jest bezpośrednio podłączony do akumulatora tak jak szyna DC.

Używając bocznika, Steca PA HS200, który jest usytuowany na przewodzie minusowym akumulatora, prąd akumulatora jest mierzony i ta informacja jest przekazywana do kontrolera Steca Tarom/Power Tarom.

Dalsze komponenty systemu takie jak inwerter lub zdalny kontroler Steca PA15 są bezpośrednio podpięte do szyny DC. Jeśli stan naładowania akumulatora spadnie poniżej założonego progu to w celu automatycznego uruchomienia generatora diesla wyjście Steca PA15 jest podłączone do przekaźnika. Styki przekaźnika włączają generator lub odpowiednio go wyłączają.

Steca Tarom/Power Tarom kontroluje hybrydowy system DC. Czujnik prądu Steca PA HS200 przekazuję całą informację o prądach ładowania i rozładowania na szynie DC do kontrolera Steca Tarom/Power Tarom. Z pomocą tych danych kontroler jest w stanie obliczyć aktualny stan naładowania akumulatora. Informacja ta jest przekazywana przez obwód DC (modulacja na linii zasilającej) do wszystkich kontrolerów Steca PA15. Każdy kontroler PA15 może być indywidualnie skonfigurowany do załączania i wyłączania dla konkretnego progu stanu naładowania.

Legenda:
A Moduły fotowoltaiczne,
B Solarny regulator ładowania Steca Power Tarom
C Akumulator
D Inwerter sinusoidalny Steca HPC
E Rejestrator danych Steca PA Tarcom
F Amperomierz Steca PA HS200
G Obciążenie elektryczne (230 V AC)
H Sterownik Steca PA 15
I Generator prądotwórczy
K Sieć energetyczna / Generator wiatrowy

Jeśli w powyższym przykładzie inwerter rozładowuje akumulator informacja ta jest przekazywana do kontrolera Steca Tarom / Power Tarom, który oblicza stan naładowania. Jak tylko stan naładowania zejdzie poniżej zadanej na PA15 wartości progowej (np. 30%), kontroler załącza generator diesla poprzez przekaźnik. Zasilanie jest dostarczane wtedy przez generator i w tym samym czasie akumulatory są ponownie naładowywane. Po tym jak stan naładowania osiągnie określony dla PA15 stan naładowania (np. 90%) generator jest następnie odłączany.

W celu utworzenia automatycznego systemu zarządzania energią, wyjście napięcia AC generatora jest podłączone do wejścia AC inwertera (ze zintegrowanym ładowaniem akumulatora). Obciążenie jest zawsze podłączone do wyjścia
inwertera. Jeśli pracuje generator diesla jego prąd przepływa do inwertera, który automatycznie przełącza się w tryb by-pass. Odbiorniki są zasilane z generatora diesla podczas gdy akumulatory są ładowane poprzez inwerter. Jeśli napięcie zasilania AC z generatora diesla spadnie poniżej określonego poziomu, który może być ustawiony na inwerterze, wtedy następuje automatyczne przełączenie na tryb pracy akumulatorowej.

System taki pozwala na automatyczne zarządzanie energią, w celu maksymalnego wykorzystania źródła jakim jest energia słoneczna. Utrzymuje niezawodną pracę akumulatorów i zapewnia dostarczanie elektryczności przez całą dobę.

Trójfazowy System Hybrydowy DC

Koncepcja zarządzania tym systemem jest podobna do pracy systemu jednofazowego. Jeśli w systemie jest więcej niż jeden kontroler Steca Tarom / Power Tarom, jeden z nich musi
mieć wyznaczoną rolę mastera Tarom. Wszystkie pozostałe kontrolery ładowania działają w trybie Slave Tarom. Master Tarom/Power Tarom jest bezpośrednio podpięty do akumulatora a pozostałe kontrolery w trybie Slave są podłączone do szyny DC. Tylko Master Tarom / Power Tarom wskazuje na wyświetlaczu prawidłowy stan naładowania i kontroluje przepływ energii przez system. Kontrolery Slave Tarom/Power
Tarom wykonują funkcję kontroli ładowania z podłączonych baterii słonecznych PV.

W celu zbudowania systemu trójfazowego trzy inwertery są podłączone do szyny DC. Aby to było możliwe, inwertery te muszę być specjalnie zaprojektowane. Różne dodatkowe trójfazowe generatory prądu mogą być podłączone do trzech inwerterów dla zapewnienia kontroli ładowania akumulatorów
poprzez Steca PA15 i przekaźnik. Mogą to być generatory wiatrowe, wodne, diesla lub też elektryczna sieć publiczna. Wygodnym rozwiązaniem jest zastosowanie urządzeń Steca Xtender – zintegrowanych inwerterów trójfazowych i kontrolerów ładowania działających w zakresie 12V/2kW do 48V/24kW na fazę, dając maksymalnie moc 72kW.

Legenda:
A Moduły fotowoltaiczne,
B Solarny regulator ładowania Steca Power Tarom
C Akumulatory
D 3 inwertery sinusoidalne Steca Xtender XTH
E Rejestrator danych Steca PA Tarcom
F Amperomierz Steca PA HS200
G Obciążenie elektryczne (400 V AC)
H Sterownik Steca PA 15
I Generator prądotwórczy
K Sieć energetyczna / Generator wiatrowy

Koncepcje działania zarówno jednofazowych jak i trójfazowych systemów hybrydowych opierają się na tych samych zasadach zarządzania energią. Za pomocą czujnika prądu Steca HS200 są określane i przesyłane do Master Tarom / Power Tarom informacje co do prądów ładowania i rozładowania komponentów systemu takich jak inwertery Slave Tarom / Power Tarom. Bazując na obliczonym stanie naładowania akumulatora kontroler Steca PA15 załącza lub wyłącza dodatkowy generator. Trzy jednofazowe inwertery wyłączają się jeśli napięcie spadnie poniżej ustalonego progu w celu zabezpieczenia akumulatorów przed głębokim rozładowaniem.