Analiza Tehnica Sistem fotovoltaic 15,04KW ** Descrierea problemelor tehnice constatate si solutii de remediere **

Transcription

1 Analiza Tehnica Sistem fotovoltaic 15,04KW ** Descrierea problemelor tehnice constatate si solutii de remediere ** Beneficiar : D-na M.G. pentru discutii despre acest proiect putem furniza telefonul beneficiarului Sistem 64buc x 235W Februarie 2015 Jud. Teleorman, Romania Acest sistem a fost instalat pentru prima data in anul 2014 si beneficiarul a constatat ca sistemul nu functioneaza la capacitatea solicitata. Pentru a determina cauzele care fac ca acest sistem sa fie neperformant, am realizat o analiza tehnica functionala din care au rezultat concluzile de mai jos. Sistemul instalat s-a dorit a fi un sistem autonom, offgrid de 15KW care opereaza pe un banc de acumulatori de 48V, care trebuiau sa asigure energia electrica necesara fermei, estimata la aproximativ 18KWh/zi. 1. Sistemul de panouri fotovoltaice Sistemul descris mai sus a fost instalat pe un suport metalit rigid, inclinat la un unghi de aproximativ grade fata de orizontala. Pe acest suport au fost montate o cantitate de 64 de panouri de 235W fiecare. Structura metalica nu permite modificarea unghiului de expunere pentru a obtine maxim de energie. ECOVOLT SRL - 1 -

2 Unghiurile corecte de expunere in locatia beneficarului, pentru fiecare luna din an sunt urmatoarele : Luna Jan Feb Mar Apr May Jun Jul Aug Sep Oct Nov Dec Unghi optim Din cauza unghiului de expunere utilizat, depunerile de zapada din perioada de iarna, raman peste panourile fotovoltice iar acestea nu vor produce energia necesara consumului daca nu vor fi curatate manual. Conexiunile panourilor in string-uri au fost realizate avand cate 3 panouri in serie, ceea ce din punct de vedere tehnic pentru sistemul cu acumulatori este corect. De asemenea se incadreaza corect in gama de tensiuni de acces in intrarea regulatoarelor MPPT si a invertoarelor utilizate. Din punct de vedere tehnic nu s-a realizat conectarea tuturor panourilor fotovoltaice fiind descoperite 4 bucati panouri complet neconectate la sistem. Practic acestea nu produc energia electrica necesara. Neconectarea celor 4 panouri a redus puterea maxima disponibila fotovoltaic la valoarea de 14,1KW. Toate conexiunile panourilor fotovoltaice au fost realizate cu cablu solar de 4mmp si mufe MC4 ceea ce din punct de vedere tehnic este corect. ECOVOLT SRL - 2 -

3 Toate panourile fotovoltaice au fost conectate in 4 cutii de interconectare exterioare din plastic. ECOVOLT SRL - 3 -

4 Cele 20 de stringuri posibile a cate 3 panouri (in total 6 panouri) au fost dispersate in cele 4 cutii de conexiune. Din analiza conexiunilor din cutie s-au determinat urmatoarele: - Nu toate strigurile au fost conectate corect in cutiile de conexiuni exterioare - Nu toate stringurile au fost trecute prin siguranta de protectie Conexiunile pe cele 4 cutii au fost distribuite astfel : Cutia 1 - spre invertorul 3 Cutia 2 spre invertorul 4 Cutia 3 spre Regulatorul 1 MPPT ( Sus ) si Invertorul 1 Cutia 4 spre Regulatorul 2 MPPT ( Jos ) si Invertorul 2 Datorita faptului ca un regulator MPPT instalat nu poate acomoda mai mult de 3KW, rezulta ca un numar maxim de 12 panouri au fost conectate pe fiecare regulator MPPT. De asemenea pe fiecare invertor pe intrarea solara nu poate fi conectat mai mult de 3KW putere de intrare, rezultand un numar de maxim 12 panouri care pot fi conectare la intrarea fiecarui invertor. Datorita structurii tehnice proiectate in mod eronat, cele 60 de panouri sunt distribuite in modul urmator : Invertorul 3 si invertorul 4 au conectate cate 12 panouri fiecare. Datorita faptului ca nu au fost numerotate cablurile de conexiune in cutiile 3 si 4 conexiunile celor 18 panouri (6 stringuri) au fost distribuite cate 12 panouri pentru invertor si 6 panouri pentru regulatorul MPPT sau invers. Nu s-a putut determina exact conexiunea lor. Este foarte clar ca datorita problemelor tehnice identificate toate conexiunile trebuie refacute si numerotate corespunzator pentru a putea fi administrate. De asemenea modul de conectare a cablurilor in zona panourilor este realizata total inestetic, lasand impresia realizarii lor in graba, sau lipsa lungimilor corespunzatoare a cablului solar. Datele tehnice ale panourilor sunt : Pmax = 235W Voc = 36,8V, Isc = 8,44A Vmp = 30,1V, Imp = 7,81 A Panou cu 60 celule policristaline. Valori tehnice calculate pe string : Pmax = 705W Voc = 110,4V, Isc = 8,44A Vmp = 90,3V, Imp = 7,81 A Panou cu 60 celule policristaline. ECOVOLT SRL - 4 -

5 Datele procesate si analizate in capitolul de mai sus duc la concluzia ca sistemul de panouri fotovoltaice nu functioneaza la capacitatea maxima si intreaga retea fotovoltaica trebuie complet recablata pentru a indeplinii standardele necesare de lucru. 2. Sistemul de regulatoare solare Sistemul de regulatoare MPPT, contine doua dispozitive independente care sunt regulatoare MPPT de 60A la 48V respectiv 3KW. Din analiza datelor tehnice date de producatorul "No Name" al acestor regulatoare, rezulta ca valorile de operare pentru Bulk, Absortion si Float sunt cele prestabilite de fabricant si nu au putut fi identificate valoric. Nu a fost pus la dispozitia beneficiarului un software care sa permita vizualizarea parametrilor la care au fost setate regulatoarele, pentru a verifica daca sunt setate corect. Analiza functionalitatii lor vizuale, nu indica daca acestea functioneaza corect. Singura informatie utila disponibila, este a unui LED care indica ca regulatorul incarca, fara a putea determina eficienta incarcarii. Aceste regulatoare sunt foarte rudimentare, dar probabil ca accesul prin software poate oferii mai multe informatii pe care nu le-am putut evalua. Din punct de vedere tehnic sunt regulatoare simple si ieftine cu o functionare imposibil de determinat. In acest moment nu suntem siguri daca fiecare din cele 2 regulatoare sunt echipate cu 6 panouri sau 12 panouri, cablurile de conexiune neavand numerotare si acestea au aceeasi culoare. Nu exista nici un tablou de curent continuu intermediar care sa integreze conexiunile de intrare si iesire a acestor regulatoare. Practic regulatoarele nu au sigurante electrice de protectie de curent continuu intre acumulatori echipament. Orice avarie in aceste echipamente poate sa conduca la incendiu. ECOVOLT SRL - 5 -

6 Cablurile cu care sunt conectate regulatorele sunt de 16mmp de aceeasi culoare G-V, care sunt in general utilizate pentru impamantare. De asemenea din cele 4 invertoare instalate si care au panouri fotovoltaice cablate la intrarea de MPPT solar, doar unul singur avea activata productia de energie si incarcarea de la panouri. Celelalte 3 invertoare erau total deconectate de la fotovoltaic. Motivul fiind dimensiunea incorecta ( prea mica ) a cablurilor care duc la acumulatori si capacitatea prea mica a acumulatorilor. Cu toate ca doar o mica parte din panourile fotovoltaice sunt operationale, am constatat o incalzire termica a acestor cabluri in zona acumulatorilor ceea ce demonstreaza ca acestea sunt de dimensiune prea mica. Trebuie retinut ca in cazul in care toate cele 64 de panouri de 235W ar fi in functiune, puterea maximat totala de 15,04KW ar genera un curent de 313 A la 48V. Pentru a putea gestiona acest curent avand caderi de tensiune pe conexiuni mai mici de 0,1V 0,3V, va fi nevoie de o bara magistrala de Cupru de minim 250mmp sau 350mmp, iar conexiunile de la acumulatori trebuie realizate cu cabluri de 95mmp sau 120mmp. Pentru conectarea corecta si eliminarea caderilor de tensiune pe cabluri, trebuie realizate tablouri de interconectare in curent continuu avand sigurante adecvate de cc. Toate echipamentele trebuie conectate prin sigurante la aceste tablouri, prin cabluri de Cupru dimensionate corespunzator. In acest moment nu exista decat doua tablouri din plastic care adapostesc cateva conexiuni realizate cu cabluri incorect dimesionate. Tot sistemul pe partea de cc trebuie refacut si restructurat corespunzator cu tablouri metalice, pentru o functionare corecta si stabila a sistemului, in acest moment existand si un pericol de incendiu daca sistemul ar fi functional la capacitatea maxima. ECOVOLT SRL - 6 -

7 3. Sistemul de invertoare Sistemul de invertoare instalat in acesta locatie contine 4 invertoare de 4KW fiecare, care din analiza facuta de noi par a fi conectate in paralel in mod activ. Testele pe care le-am realizat au aratat ca puterea consumatorilor la 230V se distribuie pe aceste invertoare. Teoretic aceste invertoare ar trebui sa poata gestiona o putere de 16KW la 230Vac. Fiecare din acest invertor are conectat la intrare o retea de panouri fotovoltaice pe intrarea MPPT a acestora. Modul de conectare a fost descris in capitolul referitor la panouri (cap 1). Desi conectarea panourilor la invertoare este aparent corecta lipseste tabloul de conexiuni in curent continuu care trebuie sa reuneasca toate conexiunile de la intrarea si iesirea acestor invertoare. De asemenea nu exista decat o siguranta generala montata impropriu intr-un tablou de plastic, iar acesta este de curent alternativ si mult subdimensionata. In mod normal fiecare invertor trebuie sa aiba o siguranta de min 125A de curent continuu, ia siguranta generala trebuie sa fie de minim 400A. Cablurile de conectare a invertoarelor la acumulatori au o dimensiune de 25mmp, pe cand aceste cabluri trebuiau sa fie de minim 95mmp sau 120mmp, pentru a obtine o cadere corecta de tensiune. Daca invertoarele ar fi folosite la puterea lor maxima de catre beneficiar, aceste cabluri vor ceda existand si pericol de incendiu. ECOVOLT SRL - 7 -

8 Nu exista la beneficiar manualele tehnice si software pentru configurarea acestor invertoare, motiv pentru care nu s-a putut determina daca aceste invertoare sunt configurate, daca acestea functioneaza corect si daca acestea produc energia electrica in conditile care ar trebui sa o faca. In acest moment modul de conectare la acumulatori a acestor invertoare este extrem de precara si realizata intr-un mod improvizat. De asemenea pe partea de curent alternativ la 230Vac se gasesc instalate doar 2 sigurante generale, iar in mod normal fiecare invertor trebuie sa aiba independent o siguranta de iesire, toate urmand a fi conectate intr-o siguranta generala. In concluzie modul de conectare a invertoarelor este incorect. 4. Sistemul de acumulatori Acumulatorii instalati in sistem sunt de departe cea mai mare problema. Bateria de acumulatori instalata, fiind formata din 8 bucati acumulatori de 150Ah/12V fiecare grupate cate 4 in serie si cele 2 grupe in paralel. Bateria de acumulatori in acest caz formeaza o capacitate de maxim 300Ah/48V ceea ce inseamna ca poate adaposti o cantitate maxima de 14,4KWh. Din nefericire acesta capacitate este foarte mica in raport cu cea care trebuia instalata in cadrul acestui sistem. Datorita faptului ca reteaua fotovoltaica cablata la echipamentele electronice (14,1KW) poate dezvolta un curent de 294A la 48V, capacitatea minima admisa pentru acumulatorii cu plumb trebuie sa fie de cel putin 1400Ah/48V. De asemenea trebuie tinut cont ca in perioada de vara reteaua fotovoltaica poate dezvolta o productie medie de aproximativ 64KWh/zi. Pentru a putea acumula intreaga cantitate de energie electrica produsa in timp de vara si pentru a nu supune acumulatorii la o descarcare mai mare de 50% ( parametrul DOD) ar fi fost nevoie de o capacitate de minim 2700Ah la 48V. In acest moment in sistem avem de 9 ori mai putin! Acumulatorii instalati sunt fabricati de producator din Romania care nu sunt adecvati pentru utilizarea in cadrul acestui sistem. Acesti acumulatori sunt acumulatori de tip cu ECOVOLT SRL - 8 -

9 electrolit lichid care necesita intretinere periodica si incarcari de egalizare regulata a elementelor, avand o capabilitate maxima de cicli la DOD 80%. De asemenea testele de densitate pe acumulatori au indicat o densitate mai mica de 1,10Kg/l ceea ce indica o descarare completa a acestor acumulatori. Densitatea lor trebuie sa fie in jur la 1,23-1,24Kg/l. Datorita faptului ca pentru incarcarea acumulatorilor cu o diferenta de voltaj fata de valoarea ideala mai mare de 0,1-0,3 V in etapa de Bulk si mai mare de 0,1V in cea de Float duce automat la degradarea rapida a acumulatorilor. De aceea dimensiunile cablurilor utilizate pentru conectarea acumulatorilor (25mmp), iar bornele utilizate sunt borne din alama inadecvate sistemelor cu energie alternativa, pentru ca ofera o cadere de tensiune mult prea mare la borne. Intodeauna se vor realiza conexiuni la borne cu surub sau se vor utiliza borne masive din inox pentru cuplare. 5. Concluzii finale Informatile integrate in acest document, conduc la concluzia ca intregul sistem fotovoltaic functioneaza partial, iar structura tehnica instalata nu este adecvata pentru a sustine consumatori de putere mare la valori de 14KW pentru perioade normale de functionare. Pentru restabilirea functionalitatii sistemului trebuie realizate urmatoarele etape pe care le consideram obligatorii: ECOVOLT SRL - 9 -

10 - Recablarea completa a panourilor fotovoltaice si introducerea sigurantelor electrice si a protectilor la fulger in tablouri acolo unde lipsesc. - Cablarea si introducerea in sistem a panourilor neconectate in acest moment - Introducerea pentru toate panourile a unor regulatoare MPPT care trebuie sa aiba capabilitati extinse de programare in scopul protejarii duratei de viata a acumulatorilor - Recablarea completa a regulatoarelor si a invertoarelor utilizand cabluri de Cu cu dimensiunea adecvata - Introducerea tablourilor de curent continuu impreuna cu sigurantele de curent continuu care lipsesc in acest moment, inclusiv introducerea unei sigurante de curent continuu generale de 400A. - Schimbarea imediata a acumulatorilor existenti cu acumulatori avand o capacitate apropiata de valoarea de 2600Ah/48V pentru a beneficia integral de productia fotovoltaica a sistemului - Inlocuirea cablurilor de conexiune a invertoarelor si acumulatorilor cu cabluri cu dimensiune corecta pentru o functionare normala Florin Fleseriu Manager ECOVOLT Romania LP ELECTRIC systems ECOVOLT SRL