Guía completa para o deseño e a configuración de sistemas de almacenamento fotovoltaico residencial

Un sistema de almacenamento fotovoltaico (FV) residencial consta principalmente de módulos FV, ​​baterías de almacenamento de enerxía, inversores de almacenamento, dispositivos de medición e sistemas de xestión de monitorización. O seu obxectivo é lograr a autosuficiencia enerxética, reducir os custos enerxéticos, diminuír as emisións de carbono e mellorar a fiabilidade da enerxía. A configuración dun sistema de almacenamento FV residencial é un proceso completo que require unha coidadosa consideración de varios factores para garantir un funcionamento eficiente e estable.

I. Visión xeral dos sistemas de almacenamento fotovoltaico residencial

Antes de iniciar a configuración do sistema, é fundamental medir a resistencia de illamento de CC entre o terminal de entrada do conxunto fotovoltaico e a terra. Se a resistencia é inferior a U…/30 mA (U… representa a tensión de saída máxima do conxunto fotovoltaico), débense tomar medidas adicionais de conexión a terra ou illamento.

As funcións principais dos sistemas de almacenamento fotovoltaico residencial inclúen:

• Autoconsumo: Aproveitamento da enerxía solar para satisfacer as demandas enerxéticas dos fogares.
• Afeitado de picos e recheo de valesEquilibrar o uso de enerxía en diferentes momentos para aforrar custos enerxéticos.
• enerxía de reserva: Subministración de enerxía fiable durante cortes de subministración.
• subministración de enerxía de emerxenciaSoporte de cargas críticas durante fallos da rede.

O proceso de configuración inclúe a análise das necesidades enerxéticas do usuario, o deseño de sistemas fotovoltaicos e de almacenamento, a selección de compoñentes, a preparación de plans de instalación e a definición das medidas de operación e mantemento.

II. Análise e planificación da demanda

Análise da demanda de enerxía

Unha análise detallada da demanda enerxética é fundamental, incluíndo:

• Perfilado de cargaIdentificación dos requisitos de potencia de varios electrodomésticos.
• Consumo diario: Determinación do consumo medio de electricidade durante o día e a noite.
• Prezos da electricidadeComprender as estruturas tarifarias para optimizar o sistema e aforrar custos.

Estudo de caso

• Perfil de usuario:
  • Carga conectada total: 8,2 kW
  • Carga crítica: 3,6 kW
  • Consumo de enerxía diúrno: 10 kWh
  • Consumo de enerxía nocturno: 20 kWh
• Plan do sistema:
  • Instalar un sistema híbrido fotovoltaico-almacenamento con xeración fotovoltaica diúrna que satisfaga as demandas de carga e almacene o exceso de enerxía en baterías para o seu uso nocturno. A rede actúa como fonte de enerxía suplementaria cando a fotovoltaica e o almacenamento son insuficientes.

• III. Configuración do sistema e selección de compoñentes

  1. Deseño de sistemas fotovoltaicos

  • Tamaño do sistemaEn función da carga de 8,2 kW e o consumo diario de 30 kWh do usuario, recoméndase un conxunto fotovoltaico de 12 kW. Este conxunto pode xerar aproximadamente 36 kWh ao día para satisfacer a demanda.
  • Módulos fotovoltaicosUtilizar 21 módulos monocristais de 580 Wp, o que supón unha capacidade instalada de 12,18 kWp. Asegurar unha disposición óptima para a máxima exposición á luz solar.

  Potencia máxima Pmax [W]	575	580	585	590	595	600
  Tensión óptima de funcionamento Vmp [V]	43,73	43,88	44,02	44,17	44,31	44,45
  Corrente óptima de funcionamento Imp [A]	13.15	13.22	13.29	13.36	13.43	13,50
  Tensión en circuíto aberto Voc [V]	52,30	52,50	52,70	52,90	53,10	53,30
  Corrente de curtocircuíto Isc [A]	13,89	13,95	14.01	14.07	14.13	14.19
  Eficiencia do módulo [%]	22.3	22,5	22,7	22,8	23,0	23.2
  Tolerancia á potencia de saída	0~+3%
  Coeficiente de temperatura da potencia máxima [Pmax]	-0,29%/℃
  Coeficiente de temperatura da tensión en circuíto aberto [Voc]	-0,25 %/℃
  Coeficiente de temperatura da corrente de curtocircuíto [Isc]	0,045%/℃
  Condicións de proba estándar (STC): intensidade luminosa 1000 W/m², temperatura da batería 25 ℃, calidade do aire 1,5

  2. Sistema de almacenamento de enerxía

  • Capacidade da bateríaConfigure un sistema de baterías de fosfato de ferro e litio (LiFePO4) de 25,6 kWh. Esta capacidade garante unha autonomía suficiente para cargas críticas (3,6 kW) durante aproximadamente 7 horas en caso de cortes de subministración.
  • Módulos de bateríaEmprega deseños modulares e apilables con carcasas con clasificación IP65 para instalacións interiores/exteriores. Cada módulo ten unha capacidade de 2,56 kWh, con 10 módulos que forman o sistema completo.

  3. Selección do inversor

  • Inversor híbridoEmprega un inversor híbrido de 10 kW con capacidades integradas de xestión de enerxía fotovoltaica e almacenamento. As características principais inclúen:
    • Entrada fotovoltaica máxima: 15 kW
    • Potencia: 10 kW tanto para funcionamento conectado á rede como illado
    • Protección: clasificación IP65 con tempo de conmutación de rede sen rede <10 ms

  4. Selección de cables fotovoltaicos

  Os cables fotovoltaicos conectan os módulos solares ao inversor ou á caixa combinadora. Deben soportar altas temperaturas, exposición aos raios UV e condicións exteriores.

  • EN 50618 H1Z2Z2-K:
    • Mononúcleo, con capacidade nominal de 1,5 kV CC, con excelente resistencia aos raios UV e ás inclemencias meteorolóxicas.
  • TÜV PV1-F:
    • Flexible, ignífugo, cun amplo rango de temperaturas (de -40 °C a +90 °C).
  • Cable fotovoltaico UL 4703:
    • Con dobre illamento, ideal para sistemas de cuberta e montaxe no chan.
  • Cable solar flotante AD8:
    • Submerxible e impermeable, apto para ambientes húmidos ou acuáticos.
  • Cable solar con núcleo de aluminio:
    • Livián e rendible, úsase en instalacións a grande escala.

  5. Selección de cables de almacenamento de enerxía

  Os cables de almacenamento conectan as baterías aos inversores. Deben soportar correntes elevadas, proporcionar estabilidade térmica e manter a integridade eléctrica.

  • Cables UL10269 e UL11627:
    • Illamento de parede fina, ignífugo e compacto.
  • Cables illados con XLPE:
    • Alta tensión (ata 1500 V CC) e resistencia térmica.
  • Cables de CC de alta tensión:
    • Deseñado para interconectar módulos de baterías e buses de alta tensión.

  Especificacións de cable recomendadas

  Tipo de cable	Modelo recomendado	Aplicación
  Cable fotovoltaico	EN 50618 H1Z2Z2-K	Conexión de módulos fotovoltaicos ao inversor.
  Cable fotovoltaico	Cable fotovoltaico UL 4703	Instalacións en tellados que requiren un alto illamento.
  Cable de almacenamento de enerxía	UL 10269, UL 11627	Conexións de batería compactas.
  Cable de almacenamento blindado	Cable de batería blindado EMI	Redución de interferencias en sistemas sensibles.
  Cable de alta tensión	Cable illado con XLPE	Conexións de alta corrente en sistemas de baterías.
  Cable fotovoltaico flotante	Cable solar flotante AD8	Ambientes húmidos ou propensos á auga.

IV. Integración de sistemas

Integrar módulos fotovoltaicos, almacenamento de enerxía e inversores nun sistema completo:

1. Sistema fotovoltaicoDeseñar a disposición dos módulos e garantir a seguridade estrutural con sistemas de montaxe axeitados.
2. Almacenamento de enerxíaInstalar baterías modulares cunha integración axeitada de BMS (sistema de xestión de baterías) para a monitorización en tempo real.
3. Inversor híbridoConecte os paneis fotovoltaicos e as baterías ao inversor para unha xestión da enerxía sen interrupcións.

V. Instalación e mantemento

Instalación:

• Avaliación do sitioInspeccione os tellados ou as zonas do chan para comprobar a compatibilidade estrutural e a exposición á luz solar.
• Instalación de equiposMonte de forma segura os módulos fotovoltaicos, as baterías e os inversores.
• Probas do sistema: Verificar as conexións eléctricas e realizar probas funcionais.

Mantemento:

• Inspeccións de rutinaComprobe se os cables, os módulos e os inversores presentan desgaste ou danos.
• LimpezaLimpe os módulos fotovoltaicos con regularidade para manter a eficiencia.
• Monitorización remotaEmpregar ferramentas de software para rastrexar o rendemento do sistema e optimizar a configuración.

VI. Conclusión

Un sistema de almacenamento fotovoltaico residencial ben deseñado ofrece aforro de enerxía, beneficios ambientais e fiabilidade enerxética. A coidadosa selección de compoñentes como módulos fotovoltaicos, baterías de almacenamento de enerxía, inversores e cables garante a eficiencia e a lonxevidade do sistema. Seguindo unha planificación axeitada,

protocolos de instalación e mantemento, os propietarios poden maximizar os beneficios do seu investimento.