Un sistema de generación de energía fotovoltaica (FV) aislado de la red es una solución energética independiente diseñada para aldeas remotas, hogares, estaciones de comunicación y alumbrado público solar. El sistema consta de paneles solares, un inversor, baterías de litio, dispositivos de distribución y cables. Los módulos solares captan la luz solar y la convierten en electricidad, que el inversor transforma en corriente alterna de 220 V para el uso diario. Según las necesidades del cliente, Brovolt diseñó un sistema solar de 4,05 kW combinado con una batería de litio de 16 kWh, lo que garantiza un suministro de energía fiable incluso en días de lluvia continua. Este sistema no solo garantiza una energía segura y eficiente, sino que también reduce los costes de electricidad, ofreciendo a los usuarios una experiencia energética limpia, sostenible y duradera.
(1) Antecedentes
El techo es de cemento. Los principales equipos eléctricos son una lámpara de 60 W, un televisor de 300 W y una olla arrocera de 350 W.
(2) Análisis del consumo de energía
La lámpara y el televisor se utilizan 5 horas al día, y la olla arrocera, 2 horas. El consumo eléctrico diario es: (60 W + 300 W) x 5 horas + 350 W x 2 h = 2500 Wh
3) Cálculo de la generación de energía solar
Según los requisitos del cliente, necesitamos suministrar energía durante tres días en días de lluvia. La energía fotovoltaica continua suministrada durante los días de lluvia debe ser: (3 + 1) x 2,5 = 10 kWh. La potencia de cada panel solar es de 450 W. Por lo tanto, la capacidad instalada de este sistema de generación de energía solar se establece en 450 x 9 = 4050 W.
La generación de energía diaria promedio de un sistema de generación de energía fotovoltaica de 4050 W es de aproximadamente 4050 x 2,8 x 0,85 = 10,3 kWh, suficiente para tres días de uso normal.
4) Introducción del sistema
Un sistema de generación de energía fotovoltaica aislado de la red eléctrica consta de paneles solares, un inversor, un paquete de baterías, una caja de distribución de CA, un sistema de puesta a tierra y cables.
Campo fotovoltaico
En presencia de la luz solar, los paneles solares absorben la energía lumínica y la acumulación de cargas opuestas en ambos extremos genera una "tensión fotovoltaica", también conocida como "efecto fotovoltaico". Bajo la acción del efecto fotovoltaico, se genera una fuerza electromotriz en ambos extremos de la célula solar, convirtiendo la energía lumínica en energía eléctrica.
Almacenamiento en baterías
La función de las baterías es almacenar la energía generada por el campo solar y alimentar las cargas en cualquier momento. Los sistemas de generación de energía solar requieren los siguientes paquetes de baterías:
1. Baja tasa de autodescarga;
2. Larga vida útil;
3. Ciclo de vida profundo;
4. Alta eficiencia de carga;
5. Bajo o nulo mantenimiento;
6. Amplio rango de temperatura de funcionamiento;
7. Bajo precio.
Según las necesidades del cliente, sugerimos una batería solar de iones de litio de 48 V y 314 Ah con una capacidad nominal de 16 kWh como sistema de almacenamiento de energía. Cuando la profundidad de descarga alcanza el 95 %, la capacidad máxima de almacenamiento es de 15,2 kWh. Marca: Brovolt
Inversor
El inversor integra MPPT y módulos CC/CC. Puede controlar el sistema de generación de energía solar para cargar la batería y, simultáneamente, convertir la CC en CA de 220 V para las cargas del usuario.
(5) Ventajas del sistema fotovoltaico aislado
El panel solar capta la luz solar y la convierte en energía eléctrica. Mediante equipos de control e inversores, la CC se convierte en CA de 220 V. Actualmente, se utiliza una batería solar de litio de alto rendimiento como dispositivo de almacenamiento de energía, que puede proporcionar a los propietarios energía continua en cualquier momento.
Ventajas
(1) Aprovechar los techos sin obstrucciones y mejorar su tasa de utilización.
(2) Autosuficiencia. La batería solar de iones de litio se utiliza como dispositivo de almacenamiento de energía para almacenar la electricidad generada por los paneles solares durante el día, para comodidad de los usuarios. En caso de lluvia, puede proporcionar energía durante 3 días, según las necesidades de los usuarios.
(3) Larga vida útil; no requiere mantenimiento especial. La vida útil del panel solar es de hasta 25 años.
(4) Inversión única, beneficios para toda la vida: la energía solar es limpia, libre de radiación y contaminación.
(5) Energía verde, segura y respetuosa con el medio ambiente. Proporciona energía limpia.
III) Descripción del sistema
1. Nombre del proyecto: Sistema de generación de energía fotovoltaica en azotea residencial de 4050 W
2. Ubicación del proyecto: 2213°-23°33°N, 107°45°-108°52°E
3. Clima: Clima monzónico subtropical húmedo, con abundante sol, lluvias abundantes, escasas heladas y ausencia de nieve, clima templado, veranos largos e inviernos cortos, y una temperatura media anual de alrededor de 21,6 °C. La insolación anual es de 1478,2 horas y la radiación solar anual por metro cuadrado es de 4934,8 megajulios. Este sistema tiene un excelente potencial para el desarrollo y la utilización de la generación de energía fotovoltaica.
4. Superficie ocupada del tejado: Aproximadamente 28 metros cuadrados
6. Potencia instalada: 4050 W
7. Módulos solares: 9 módulos de silicio monocristalino de 450 Wp
8. Plazo de instalación: 2 días
9. Breve descripción: Se instalan en serie nueve módulos de silicio policristalino de 450 Wp en el tejado del usuario, junto con un inversor, para una potencia instalada de 4050 W. La energía generada por la energía fotovoltaica se suministra primero a la carga, y el exceso se carga en la batería. Cuando está nublado o de noche, la batería comienza a suministrar energía a la carga.
IV) Sistema de Montaje Solar
1. Método de Instalación Convencional con Soporte de Deflector
El método de instalación con soporte deflector utiliza contrapesos de cemento combinados con abrazaderas de aleación de aluminio para fijar el deflector a la parte inferior del conjunto. El conjunto se coloca sobre el soporte y se fija con las abrazaderas. Véase la figura a continuación.
(5) Módulos fotovoltaicos
| Máxima potencia - Pmax [Wp] | 450 |
| Voltaje de potencia máxima - Vmp [V] | 30.04 |
| Corriente de potencia máxima - Imp [A] | 14.98 |
| Voltaje de circuito abierto - Voc [V] | 35.91 |
| Corriente de cortocircuito- Isc [A] | 15.73 |
| Eficiencia del módulo STC [%] | 22.52 |
| Tolerancia de potencia | 0 ~ + 3 % |
| Coeficiente de temperatura de Pmax | -0.29 %/°C |
| Coeficiente de temperatura de Voc | -0.25 %/°C |
| Coeficiente de temperatura de Isc | 0.045 %/°C |
（6) Inversor fuera de la red
| Potencia nominal | 3000W |
| Voltaje de salida | 230VAC ± 5% @ 50/60Hz |
| Sobretensión de potencia | 6000W |
| Potencia máxima del conjunto fotovoltaico | 4500W |
| Voltaje de arranque | 150V |
| Voltaje de funcionamiento del MPPT | 120VDC ~ 430VDC |
| Corriente máxima de carga solar | 80A |
| Voltaje de la batería | 48VDC |
| Tipo de batería | Batería de iones de litio |
| Tasa de protección | IP20 |
| Dimensión (W/H/D) | 330/485/135mm |
| Peso | 11.5kg |
| Humedad | 5% to 95% Relative Humidity(Non-condensing) |
| Temperatura de funcionamiento | 0°C 55°C |
（6) Batería solar de iones de litio
| Marca | Brovolt |
| Tipo de batería | LiFePO4 |
| Voltaje | 51.2V |
| Capacidad | 314Ah |
| Tensión de corte de descarga | 44V |
| Voltaje de carga | 57.6V |
| Corriente máxima de descarga | 150A |
| Corriente de carga máxima | 150A |
| Peso | 120kg |
| Dimensión | 722*444*233mm |
II. Retorno de la inversión y beneficios
(I) Generación de energía y retorno de la inversión
La radiación total promedio anual es de 4975 MJ/㎡, equivalente a 3,76 kWh/㎡·d.
Las horas de sol anuales son de 1500 a 1873,7 horas. La capacidad instalada total de este proyecto es de 4050 Wp, la generación de energía promedio diaria es de 10,3 kWh y la generación de energía anual es de aproximadamente 3769 kWh.
(1) Retorno de la inversión: El capital de inversión de este proyecto es de 18.000 RMB. Con base en el precio de la electricidad residencial de Nanning de 0,588 RMB/kWh, más el subsidio nacional de 0,42 RMB/kWh para la energía distribuida (es decir, un subsidio de 1,008 RMB por kWh), el costo se recuperará en aproximadamente 5 años. La central eléctrica operará durante 25 años y generará ingresos por 69.225 RMB.
(II) Beneficios de la demostración
Las centrales solares convierten la energía solar en energía eléctrica. Durante todo el proceso, no se generan contaminantes como gases, líquidos ni residuos sólidos, ni se produce contaminación acústica significativa. Ofrecen importantes beneficios ambientales y de ahorro energético.
(1) Aprovechar los techos sin obstrucciones y mejorar su tasa de utilización. Al mismo tiempo, la capa aislante del techo, formada tras la instalación de los módulos fotovoltaicos, reduce la temperatura media interior; la instalación de paneles solares en el techo bloquea directamente la erosión del edificio causada por el sol y la lluvia, lo que aumenta su vida útil.
(2) Aprovechar eficazmente la energía solar y suministrar electricidad a los usuarios cercanos, lo que permite a los propietarios disponer de electricidad continua en cualquier momento, ahorrando así a los usuarios una gran cantidad de dinero en electricidad.
(3) La construcción de la central eléctrica crea un entorno ecológico y respetuoso con el medio ambiente, proporciona energía limpia y tiene un buen efecto demostrativo.
3. Operación y Mantenimiento
Para garantizar el funcionamiento seguro y estable del sistema, es necesario realizar un mantenimiento regular del sistema de generación de energía solar.
(I) Panel fotovoltaico
1. La operación y el mantenimiento de los módulos fotovoltaicos deben cumplir con las siguientes normas: La superficie de los módulos fotovoltaicos debe mantenerse limpia. Al limpiar los módulos fotovoltaicos, se debe prestar atención a lo siguiente:
(1) Utilice un paño suave y limpio, seco o húmedo, para limpiar los módulos fotovoltaicos. Está estrictamente prohibido utilizar disolventes corrosivos u objetos duros para limpiarlos.
(2) Los módulos fotovoltaicos deben limpiarse con una irradiancia inferior a 200 W/m². No se recomienda utilizar líquidos con una gran diferencia de temperatura con los módulos para limpiarlos.
(3) Está estrictamente prohibido limpiar los módulos fotovoltaicos en condiciones climáticas con vientos superiores a nivel 4, lluvia intensa o nieve intensa.
2. Los módulos fotovoltaicos deben inspeccionarse periódicamente. Si se detectan los siguientes problemas, deben ajustarse o reemplazarse de inmediato:
(1) El módulo fotovoltaico presenta vidrios rotos, placa trasera quemada o cambios de color evidentes;
(2) Hay burbujas en el módulo fotovoltaico que forman un canal de comunicación entre el borde del módulo y cualquier circuito;
(3) La caja de conexiones del módulo fotovoltaico está deformada, torcida, agrietada o quemada, y el terminal no se puede conectar correctamente.
3. El letrero de advertencia de tensión del módulo fotovoltaico no debe perderse.
4. El mantenimiento del soporte debe cumplir con las siguientes normas:
(1) Todas las soldaduras y conexiones del soporte deben ser firmes y fiables.
(2) El revestimiento anticorrosivo de la superficie del soporte no debe agrietarse ni desprenderse. En caso de presentar problemas, deberá repintarse a tiempo.
5. La operación y el mantenimiento de los sistemas fotovoltaicos domésticos deberán cumplir con las siguientes normas:
(1) Los materiales de construcción y los componentes fotovoltaicos deberán ser inspeccionados, limpiados, mantenidos y revisados periódicamente por profesionales. Si se detectan los siguientes problemas, deberán ajustarse o reemplazarse de inmediato:
A. Condensación, penetración de agua y rotura del vidrio;
B. Agrietamiento del vidrio, incluyendo agrietamiento térmico y agrietamiento espontáneo del vidrio templado;
C. Delaminación del vidrio revestido, con pérdida de belleza arquitectónica;
D. Aflojamiento, agrietamiento y daños en el vidrio.
(2) El sistema de drenaje de los materiales de construcción y los componentes fotovoltaicos deberá mantenerse libre de obstrucciones y dragarse periódicamente.
(3) Las puertas y ventanas que utilicen materiales de construcción fotovoltaicos o componentes fotovoltaicos deberán ser flexibles al abrirse y cerrarse, los herrajes no deberán presentar defectos funcionales ni estar dañados, y los pernos o tornillos de montaje no deberán estar sueltos ni fallar.
(4) Los selladores de los materiales de construcción fotovoltaicos y los componentes fotovoltaicos no deberán estar desprendidos, agrietados ni formar burbujas, y las tiras de sellado no deberán desprenderse ni dañarse. (5) Los equipos (máquinas de limpieza, cestas colgantes, etc.) utilizados para la inspección, limpieza, mantenimiento y reparación de los materiales de construcción fotovoltaicos y los componentes fotovoltaicosDebe ser robusto, flexible, fácil de operar, seguro y confiable. Se deben tomar medidas para evitar impactos y daños en los materiales y componentes fotovoltaicos.
(6) Al limpiar materiales y componentes fotovoltaicos en interiores, se prohíbe que el agua entre en los materiales ignífugos de las particiones y las interfaces eléctricas de los componentes o conjuntos.
(7) Al reemplazar el vidrio de los materiales y componentes fotovoltaicos con marco oculto, se debe reemplazar el componente completo por uno que haya vencido su período de curado.
(II) Inversor
1. La operación y el mantenimiento del inversor solar aislado deben cumplir con las siguientes disposiciones:
(1) Los ajustes de la tensión de sobrecarga y la tensión de sobredescarga del inversor solar aislado deben cumplir con los requisitos de diseño.
(2) Las señales de advertencia del inversor solar aislado deben ser completas y claras.
(3) Los terminales del cableado del inversor solar aislado no deben estar sueltos ni corroídos. (4) Las especificaciones del fusible de CC de alta tensión del inversor deberán cumplir con los requisitos de diseño.
(5) La resistencia de aislamiento del polo positivo a tierra, del polo negativo a tierra y de los polos positivo y negativo de la barra colectora de salida de CC deberá ser superior a 2 megaohmios.
(III) Sistema de puesta a tierra y protección contra rayos
(1) La conexión entre el sistema de puesta a tierra fotovoltaico y las barras de acero de la estructura del edificio deberá ser fiable.
(2) La conexión entre los módulos fotovoltaicos, los soportes, la armadura metálica del cable y la rejilla metálica de puesta a tierra del tejado deberá ser fiable.
(3) La resistencia de puesta a tierra del cable de puesta a tierra compartido por el conjunto fotovoltaico y el sistema de protección contra rayos deberá cumplir con la normativa aplicable.
(4) El dispositivo de protección contra sobretensiones entre el cable de puesta a tierra del sistema de monitorización, control y regulación de potencia del conjunto fotovoltaico y el sistema de protección contra rayos deberá ser eficaz, y su resistencia de puesta a tierra deberá cumplir con la normativa aplicable. (5) El dispositivo de protección contra rayos del sistema fotovoltaico debe ser eficaz y debe revisarse a tiempo antes y después de la temporada de tormentas.
(IV) Línea
1. Al realizar el mantenimiento del cable del sistema fotovoltaico, se deben tener en cuenta los siguientes puntos:
(1) El cable no debe operarse bajo sobrecarga y su revestimiento no debe hincharse ni agrietarse.
(2) El cable debe estar sellado a la entrada y salida del equipo, sin orificios de diámetro superior a 10 mm.
(3) En la zona donde el cable ejerza demasiada presión o tensión sobre la carcasa del equipo, el punto de apoyo del cable debe estar intacto.
(4) La boca del tubo de acero de protección del cable no debe presentar perforaciones, grietas ni irregularidades significativas, y su pared interior debe ser lisa. El tubo metálico del cable no debe presentar óxido excesivo; no debe haber rebabas, objetos duros ni residuos. Si hay rebabas, se deben limar hasta alisar, envolver con la funda del cable y sujetar firmemente.
(5) La acumulación y los residuos en el pozo de cables exterior deben limpiarse a tiempo. Si la funda del cable está dañada, debe procesarse.
(6) Al inspeccionar la zanja de cables interior, evite dañar el cable; asegúrese de que el soporte esté conectado a tierra y de que la disipación de calor en la zanja sea buena.
(7) Las estacas a lo largo de la línea de cables enterrados directamente deben estar intactas. No se debe excavar el suelo cerca del camino. Asegúrese de que no haya objetos pesados, materiales de construcción ni instalaciones temporales apiladas en el suelo a lo largo del camino, ni se descarguen sustancias corrosivas. Asegúrese de que las instalaciones de protección de los cables a tierra expuestos en el exterior estén intactas.
(8) Asegúrese de que la cubierta de la zanja o pozo de cables esté intacta; no debe haber agua ni residuos en la zanja; asegúrese de que los soportes en la zanja estén firmes y libres de óxido y holgura. La cubierta y la armadura del cable blindado no deben presentar un alto grado de oxidación.
(9) En el caso de cables múltiples tendidos en paralelo, se debe verificar la distribución de la corriente y la temperatura de la cubierta del cable para evitar que los puntos de conexión se quemen debido a un mal contacto.
(10) Asegúrese de que el terminal del cable esté bien conectado a tierra, que el manguito aislante esté intacto, limpio y sin marcas de descarga disruptiva. Asegúrese de que el color de la fase del cable sea visible.
(11) Las bandejas metálicas para cables, sus soportes y los conductos metálicos para cables de entrada o salida deben estar conectados a tierra.
(12) La conexión (PE) o cero (PEN) es fiable: el cable de tierra debe estar conectado de forma fiable entre los puentes.
(13) El sellado ignífugo en la pared del puente debe ser hermético y no desprenderse.
(14) Asegúrese de que los pernos entre el puente y el soporte, así como los pernos de la placa de conexión del puente, estén bien fijados.
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