1سابقه ی مشتری
آقای اسمیت صاحب یک مزرعه 5 هکتاری در حومه ی ژوهانسبورگ، آفریقای جنوبی است.کشت سبزیجات ارگانیکوفرآوری شیر در مقیاس کوچکبرای سال ها مزرعه با چالش هایی روبرو بود:
- وابستگی شدید به ژنراتورهای دیزل (هزینه سوخت حدود 500 دلار در ماه، با خرابی های مکرر).
- یک سیستم خورشیدی قدیمی که به شبکه متصل شده است (که 8 سال قبل نصب شده است و دارای اینورترهای ناکارآمد و باتری های سرب اسید تخریب شده است).
- شبکه محلی غیر قابل اعتماد، با۳٫۵ قطع برق در هفته(هر یک 2 تا 4 ساعت طول می کشد) ، با خطر خراب شدن محصولات لبنی و آسیب به محصولات ناشی از آب پاشی قطع شده.
2نقاط درد و الزامات کلیدی
- کاهش هزینه: هزینه های بالای دیزل و افزایش قیمت برق باعث شد انرژی دومین هزینه بزرگ کشاورزی باشد.
- قدرت پشتیبان قابل اعتماد: بارهای بحرانی (پمپ خنک کننده 5 کیلو وات، پمپ آبیاری 3 کیلو وات) نیاز به حفاظت از زمان توقف صفر در هنگام قطع شبکه دارند.
- سازگاری سیستم:
- استفاده مجدد از موجودباتری های اسید سرب 48 ولت(برای جلوگیری از هزینه جایگزینی کامل سیستم).
- یکپارچه سازی ماژول های PV با کارایی بالا (2×450W پانل های تک کریستال) با پانل های پلی کریستال قدیمی (2×300W، نصب شده در سال 2018)
- انعطاف پذیری محیط زیستجوهانسبرگدمای تابستانی تا 42°C,شرایط خشک و گرد و غبار، و یکارتفاع 1700 متر(با طوفانهای گاه به گاه در فصل بارانی).
- ایمنی و انطباق: مطابق با استانداردهای الکتریکی آفریقای جنوبی (SABS) و محافظت در برابر برق (معمول در طوفان های تابستانی).
3. انتخاب اینورتر: SP5KL
پس از ارزیابی فنی،SP5KLاین مدل به دلیل مناسب بودن آن با نیازهای مزرعه انتخاب شد.
4تناسب فنی: چگونه SP5KL نقاط درد را حل کرد
(1) بهره وری انرژی و صرفه جویی در هزینه ها
- بهره وری PV به AC: با یکحداکثر کارایی 97.3%وبهره وری اروپا 96.8%، SP5KL از دست دادن انرژی را در هنگام تبدیل انرژی خورشیدی به حداقل می رساند. اینورتر سیستم قدیمی (با بهره وری 85٪) 15٪ انرژی خورشیدی را هدر می دهد؛ SP5KL این از دست دادن را 12٪ کاهش می دهد.افزایش بهره روزانه خورشیدی 18 درصد.
- کارایی باتری به AC: Aحداکثر کارایی 94.3%از دست دادن تخلیه از باتری های مسن سرب - اسید کاهش یافته است. در ترکیب با بهبود برداشت خورشیدی،زمان کار ژنراتور دیزل از ۱۰ ساعت در روز به ۲ ساعت کاهش یافت (فقط در روزهای بسیار ابر آلود)، کاهش هزینه های سوخت 80٪ ($ 400 / ماه صرفه جویی).
(2) سازگاری سیستم PV
- طراحی دو MPPT: مجهز به2 کانال MPPTو یکمحدوده ولتاژ MPPT 70V-540V، SP5KL به طور کارآمد قدرت را از آرایه PV مخلوط ردیابی می کند:
- پانل های پلی کریستال قدیمی (300W، Vmp = 30V) بر روی MPPT 1 کار می کردند.
- پانل های تک کریستال جدید (450W، Vmp = 40V) که بر روی MPPT 2 کار می کنند.
- حتی در زمستان ژوهانسبورگ (با صبح های کم نور) ، MPPT به طور پویا برای استخراج حداکثر قدرت تنظیم می شود، مصرف خود خورشیدی را 25٪ افزایش می دهد.
- ظرفیت ورودی PV بالا:10حداکثر قدرت ورودی فتواجازه می دهد تا مزرعه به گسترش شبکه خود را (از 4kW به 8kW) بدون ارتقاء اینورتر، آینده - سیستم را ثابت.
(3) انعطاف پذیری باتری و قابلیت پشتیبان گیری
- پشتیبانی از باتری دوگانه: SP5KL باهم باتری های لیتیوم یون و هم باتری های اسید سربمزرعه از بانک اسید سرب 48 ولت موجود خود استفاده مجدد کرد (در عوض باتری 2000 دلار صرفه جویی می کند) در حالی که گزینه اضافه کردن باتری های لیتیوم یون را در آینده حفظ می کند.
- قدرت پشتیبان و سرعت انتقال:
- در5,000W قدرت خروجی پشتیبان نامیبا بار بحرانی مزرعه مطابقت دارد (پمپ خنک کننده 5kW + پمپ 3kW که در شیفت کار می کند).
- بازمان انتقال <10ms (معمولا)در شش ماه اول، ۱۲ قطع برق رخ داد و هیچ کدام باعث خراب شدن شیر یا تاخیر در آبیاری نشد.
(4) انطباق محیط زیست و ایمنی
- مقاومت در برابر آب و هوای خشن:
- حفاظت IP65از ورود گرد و غبار و آب جلوگیری می کند (که برای تابستان های خشک و گرد و غبار جوهانسبرگ بسیار مهم است).
- درطراحی خنک کننده طبیعینیاز به فن های مورد نیاز برای نگهداری را از بین برد و خطرات وقفه را کاهش داد.
- درمحدوده دمای عملیاتی از - 25°C تا 60°C (با درجه بندی بالاتر از 45°C): در تابستان (با دمای اوج 42°C) اینورتر بدون گرم شدن بیش از حد با 95٪ ظرفیت کار می کرد و 95٪ از ساعات کار را با قدرت کامل حفظ می کرد.
- درحداکثر ارتفاع عملیاتی ۴۰۰۰ متر (با درجه بندی بالاتر از ۲۰۰۰ متر): در ارتفاع 1700 متر، نیازی به تخفیف وجود نداشت، که اطمینان از تولید قدرت کامل بود.
- حفاظت از افزایش و ایمنی:
- گیرنده های تشعشعات DC نوع III و AC نوع IIIدر برابر صاعقه ها محافظت شده است (سه طوفان در شش ماه گذشته در مزرعه رخ داده است و هیچ گونه آسیب به سیستم رخ نداده است).
- حفاظت از کلاس I، ضد جزیره شدن و محافظت از جریان نشتبا استانداردهای ایمنی SABS، اطمینان از ایمنی اپراتورها و تجهیزات.
(5) مدیریت هوشمند و نصب
- دیوار - برج بروکت: صرفه جویی در فضا در انبار تجهیزات فشرده مزرعه
- ارتباطات و نظارت:
- RS485 (برای BMS و متر)با سیستم مدیریت باتری موجود ادغام شده است، داده های زمان واقعی در مورد وضعیت شارژ باتری را فراهم می کند.
- درصفحه نمایش LED/LCD + Wi-Fi اختیاری (از طریق USB)به آقای اسمیت اجازه داد تا تولید انرژی، سطح باتری و وضعیت شبکه را از تلفن هوشمندش (حتی در حالی که به محصولات توجه می کند) کنترل کند.
5نتایج: 6 ماه تاثیر
- هزینه ها: هزینه های دیزل ازهزینه های انرژی کل (طاقت خورشیدی + شبکه + دیزل) 65 درصد کاهش یافت.
- قابلیت اطمینان: در طول قطع شبکه 100٪ زمان کار برای بار های بحرانی وجود داشت. هیچ خرابی در شیر (با ارزش 2000 دلار در ماه) و هیچ از دست دادن محصولی به دلیل آب پاشی قطع نشده رخ نداد.
- پایداری: انتشار دی اکسید کربن 70٪ کاهش یافته است (از 12 تن در سال به 3.6 تن در سال) ، مطابق با اهداف صدور گواهینامه ارگانیک مزرعه.
- مقیاس پذیری: ظرفیت ورودی PV اینورتر 10،000 وات این امکان را به مزرعه می دهد تا سال آینده 2 پانل 450 وات دیگر اضافه کند و تولید خورشیدی را بدون تغییر سخت افزار دو برابر کند.
6چرا این پرونده برای آفریقا مهم است
چالش های ژوهانسبورگ، شبکه های غیرقابل اعتماد، هزینه های بالای دیزل، سیستم های PV با سن مخلوط و آب و هوای سخت، آن ها را در سراسر آفریقا در جنوب صحرای آفریقا منعکس می کند.
- کارایی: منابع خورشیدی فراوان را به انرژی قابل استفاده تبدیل می کند، حتی با تجهیزات قدیمی.
- انعطاف پذیری: با سرب اسید (معمول در سیستم های قدیمی آفریقا) و لیتیوم یون (آینده ذخیره انرژی) کار می کند.
- دوام: در برابر گرد و غبار، گرما و ارتفاع مقاومت می کند که برای بازارهای روستایی و نیمه شهری آفریقا حیاتی است.
- امنیت: از عدم ثبات شبکه و رعد و برق محافظت می کند، خطرات رایج در منطقه.
این مورد نشان می دهد که SP5KL فقط یک محصول نیست بلکه یکراه حل سفارشیبرای چشم انداز انرژی منحصر به فرد آفریقا، کاهش هزینه ها، قابلیت اطمینان و پایداری برای شرکت ها و خانواده ها.
