como diseñar una microrred

Estoy trabajando en el diseño de una microrred teórica para un edificio escolar, pero antes de poder seleccionar los componentes teóricos, necesito seleccionar cuál será la estructura de mi microrred.

Esto es lo que sé:

  • Que los controladores de carga MPPT funcionen al encontrar los puntos de máxima potencia en sus paneles solares para garantizar que obtenga el máximo rendimiento de su panel solar (y cargue su batería de manera segura y rápida)
  • Los MPPT CC pueden funcionar con inversores híbridos para invertir la cantidad que necesite para alimentar sus cargas de CA mientras que el resto se envía a las baterías (consulte el diagrama en la parte inferior)
  • Los sistemas acoplados a CC son mucho más eficientes para cargar baterías que los sistemas acoplados a CA
  • Se utilizarían unos 160 [kW] de paneles fotovoltaicos
  • A diferencia de los inversores híbridos, los inversores conectados a la red se sincronizan con la frecuencia de la red y, por lo tanto, escalan infinitamente
  • Un sistema puramente conectado a la red sin baterías es el más económico, pero mi proyecto implica buscar un sistema con baterías de todos modos como un escenario hipotético.
  • Se usaría una barra colectora de CC para conectar las baterías, el inversor híbrido y la salida de los MPPT CC para el modelo. Cuanto mayor sea el voltaje, menores serán las pérdidas en las líneas, pero también hay consideraciones de seguridad y limitaciones de selección de componentes a tener en cuenta.

Esto es lo que no sé (estas son mis preguntas):

  • Cómo hacer un sistema que use MPPT CC, inversores híbridos e inversores conectados a la red (para "revender" el exceso de generación cuando las baterías están llenas). Una imagen de lo que estaba pensando se muestra a continuación. De lo contrario, siento que necesitaría tener algunos de mis paneles fotovoltaicos solo conectados a un MPPT y un inversor conectado a la red. Luego el resto conectado al MPPT CC, banco de baterías, inversor híbrido y cargas. El problema con eso es que habrá momentos en que las baterías estén llenas, por lo que la parte de los paneles fotovoltaicos que está conectada a las baterías y al inversor híbrido se desperdiciará.

  • Cómo funcionan las cajas combinadoras de CA. ¿Son específicos del fabricante donde solo funcionan con un modelo de inversor específico (y una cantidad de inversores) o son más un producto independiente como puede ser un inversor?

Idea actual:Ejemplo de diseño

Entonces, lo que estaba pensando era tener un interruptor que simplemente cambia los paneles fotovoltaicos al inversor conectado a la red cuando las baterías están llenas. Como puede ver, sistema acoplado a CC. El problema con esta idea es que el edificio de la escuela comenzará a agotar las baterías innecesariamente (las baterías cuestan dinero y usarlas cuando no es necesario reduce su vida útil).

Otra posibilidad que estaba pensando era simplemente dejar todo lo que el edificio necesite en un momento dado siempre conectado al inversor híbrido y luego cambiar el resto de los paneles fotovoltaicos al inversor híbrido o al inversor conectado a la red según sea necesario ( las baterías necesitan cargarse o las baterías están llenas y necesito vender el exceso).

No soy un EE, por lo que quería ver sus pensamientos sobre esto (e información sobre las cajas combinadoras de CA).

primero elija el voltaje de distribución de su red, alto si es de gran escala, bajo <=48v si es pequeño, y la seguridad (¿escuela?) es una preocupación. Elija CA o CC. Luego diseñe alrededor de esas opciones. Tres baterías de automóviles en serie tienen una carga nominal de 42 V, y hay una gran cantidad de componentes electrónicos dedicados a los trenes de transmisión de automóviles híbridos a ese voltaje. Pero si se trata de más de 50 (más o menos) metros entre puntos de su red, es posible que necesite alto voltaje (300 o más) para evitar conductores pesados. No juegue con voltajes intermedios, elija el estándar bajo o alto.
Esto es para un estudio que involucra más de 100 [kW] de paneles fotovoltaicos. No pude encontrar un inversor para manejar una carga tan grande. Los inversores que encontré para cargas más pequeñas (no tan pequeños como una sola residencia, pero pensando en un tamaño más comercial aquí) aceptaron entradas mucho más altas que 42 voltios (lo cual tiene sentido ya que no querrá perder demasiado por problemas de eficiencia). En esta etapa, puedo jugar con el voltaje de la barra colectora, pero primero necesito algunos componentes que realmente funcionen. Es por eso que pregunté sobre la combinación de líneas de CA.

Respuestas (1)

La instalación fotovoltaica típica se clasifica como "fuera de la red" o "en la red".

La versión fuera de la red carga las baterías de los paneles solares a través de un bus de CC y un inversor convierte el bus de CC en CA para alimentar las cargas de la instalación. No hay interconexión entre la red eléctrica proporcionada por la empresa de servicios públicos y el sistema solar. Estos sistemas se utilizan a menudo cuando la energía de la empresa de servicios públicos no está disponible o es prohibitivamente costosa de instalar y operar.

La versión en cuadrícula es la forma más común. Aquí, varios paneles solares están cableados en serie y conectados a un inversor. El inversor convierte el bus de CC de los paneles en CA. El inversor monitorea la línea de CA de la empresa de servicios públicos y sincroniza su frecuencia y fase con la línea de CA. Si falla la red de CA, el inversor tiene circuitos de protección para que se desconecte de la línea de CA para evitar causar daños a los trabajadores de la línea eléctrica, etc. Sin embargo, muchos códigos de instalación aún requieren un interruptor de desconexión de la red por separado. Este tipo de sistema devuelve toda su energía a la red eléctrica y las cargas de la instalación permanecen conectadas a la red. Esto esencialmente permite que la energía solar producida compense la energía comprada.

Un sistema conectado a la red puede incluir cualquier número de inversores para alcanzar la capacidad de energía deseada. No se requieren conexiones especiales, ya que normalmente se conectan en paralelo en el lado de los servicios públicos y se conectan a una cadena única de paneles solares en el lado de CC.

Cualquier estilo de sistema puede emplear MPPT (seguimiento del punto de máxima potencia). Esta es una técnica que extrae la máxima potencia disponible del panel solar bajo las condiciones actuales de luz solar. Algunos sistemas más nuevos colocan pequeños rastreadores MPPT para cada panel solar o una pequeña colección de paneles con la promesa de optimizar aún más la potencia total del conjunto de paneles solares cuando algunos paneles están a la sombra de un árbol o una nube, por ejemplo.

Algunos sistemas en red ofrecen una conexión accesoria al inversor por unos pocos kW de potencia para proporcionar una forma limitada de respaldo para la instalación cuando falla la red eléctrica. Esto rara vez es suficiente para alimentar todas las cargas de la instalación.

¡Gracias por la respuesta! Sabía mucho de esto, pero no sabía que la red sincroniza los inversores conectados a la red desde su lado. Eso hace que una solución de conexión a la red sea mucho más simple. ¿Alguna idea de cómo combinar líneas de CA para diseños fuera de la red con grandes cantidades de almacenamiento? Esa es una de las grandes áreas de este estudio. Intentaré publicar algunos diagramas de bloques de lo que estoy hablando para mayor claridad una vez que tenga la oportunidad.
No se hace comúnmente, pero podría imaginar que con la adición de los inversores de línea eléctrica necesarios a una solución fuera de la red, así como alguna lógica de control que dice que cuando las baterías locales están completamente cargadas, cualquier exceso de energía de los paneles es más de la carga local debe invertirse de nuevo en la línea de servicios públicos. Le gustaría trabajar en la economía de esto para determinar si hay un reembolso en el hardware adicional.
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