SP5KL-omvormer voor duurzame landbouw in Johannesburg, Zuid-Afrika

1. Achtergrond van de klant

De heer Smith bezit een familieboerderij van 5 hectare aan de rand van Johannesburg, Zuid-Afrika.biologische groentenverbouwingenKleinschalige zuivelverwerkingDe landbouwbedrijf heeft zich jarenlang met uitdagingen geconfronteerd:

• Zware afhankelijkheid van dieselgeneratoren (brandstof kost ongeveer $500/maand, met frequente storingen).
• Een verouderd zonnestelsel dat aan het elektriciteitsnet is gekoppeld (geïnstalleerd 8 jaar geleden, met inefficiënte omvormers en afgebroken loodzuurbatterijen).
• Onbetrouwbaar lokaal netwerk, met3 ¢5 uitval per week(elke 2 ̊4 uur), waarbij het risico bestaat dat zuivelproducten bederven en gewassen beschadigd raken door onderbroken irrigatie.

2Belangrijkste pijnpunten en vereisten

• Vermindering van kosten: De hoge dieselkosten en de stijgende elektriciteitstarieven maakten energie tot de op één na grootste uitgaven van de landbouwbedrijven.
• Betrouwbare reserve-energie: Critische belastingen (5kW koelinstallaties, 3kW irrigatiepompen) vereisen bescherming tegen "nul-stoptijd" bij stroomstoring.
• Systeemcompatibiliteit:
  • Hergebruik van bestaande48 V loodzuurbatterijen(om de kosten van de volledige vervanging van het systeem te vermijden).
  • Integratie van nieuwe PV-modules met een hoge efficiëntie (2×450W monokristallijn panelen) met oude polykristallijn panelen (2×300W, geïnstalleerd in 2018).
• Milieubeheersing: Johannesburg heeftzomertemperaturen tot 42°C,droge en stoffige omstandigheden, en eenHoogte van 1.700 m(met af en toe onweersbuien in het regenseizoen).
• Veiligheid en naleving: Voldoen aan de Zuid-Afrikaanse elektrische normen (SABS) en beschermen tegen bliksemschokken (algemeen in zomerstormen).

3. Selectie van de omvormer: SP5KL

Na de technische evaluatie heeft de CommissieSP5KLHet model werd geselecteerd omdat het perfect paste bij de behoeften van de boerderij.

4Technische pasvorm: hoe SP5KL pijnpunten oploste

(1) Energie-efficiëntie en kostenbesparing

• PV-AC-efficiëntie: met eenmaximaal rendement van 97,3%en eenEuropese efficiëntie van 96,8%De inverter van het oude systeem (met een efficiëntie van 85%) verspilde 15% van de zonne-energie; SP5KL verminderde dit verlies met 12%.verhoging van de dagelijkse zonneopbrengst met 18%.
• Batterij-AC-efficiëntie: Amaximaal rendement van 94,3%verminderde ontladingsverliezen van verouderde loodzuurbatterijen.de duur van de dieselgenerator is verminderd van 10 uur per dag tot slechts 2 uur (alleen op uiterst bewolkte dagen), waardoor de brandstofkosten met 80% worden verlaagd (besparing van 400 dollar per maand).

(2) Compatibiliteit van PV-systemen

• Dual MPPT-ontwerp: Uitgerust met:2 MPPT-kanalenen eenMPPT-spanningsbereik van 70V~540V, SP5KL heeft het vermogen van het gemengde PV-array efficiënt getraceerd:
  • Oude polycrystalline panelen (300 W, Vmp = 30 V) die op MPPT 1 werkten.
  • Nieuwe monokristalliene panelen (450 W, Vmp = 40 V) die op MPPT 2 werken.
  • Zelfs in de winter van Johannesburg (met weinig licht in de ochtend) werd de MPPT dynamisch aangepast om maximaal vermogen te halen, waardoor het zonneverbruik met 25% steeg.
• Hoge PV-invoercapaciteitDe10,000W maximaal PV-invoervermogenDe exploitatie heeft de mogelijkheid gekregen om zijn netwerk uit te breiden (van 4 kW naar 8 kW) zonder de omvormer te upgraden, waardoor het systeem toekomstbestendig is.

(3) Flexibiliteit van de batterij en betrouwbaarheid van de back-up

• Ondersteuning met twee batterijen: SP5KL is compatibel metzowel lithium-ion als loodzuurbatterijenDe boerderij hergebruikt haar bestaande 48V loodzuurbank (besparing van $2000 op batterijvervanging) terwijl zij de mogelijkheid behoudt om in de toekomst lithium-ionbatterijen toe te voegen.
• Back-upvermogen en overdrachtssnelheid:
  • De5Nominaal back-up-uitgangsvermogen van 1000 Wde kritieke belasting van het bedrijf (5 kW koeling + 3 kW pomp, in ploegendienst).
  • Met eenoverdrachtstijd van < 10 ms (typisch)In de eerste zes maanden waren er twaalf storingen, waarvan geen enkele melkvervuiling of irrigatievertragingen veroorzaakte.

(4) Naleving van milieu- en veiligheidsvoorschriften

• Veerkracht tegen het harde klimaat:
  • IP65-beschermingHet verhindert het binnendringen van stof en water (belangrijk voor de droge, stoffige zomers van Johannesburg).
  • Denatuurlijke koelingde noodzaak van onderhoudsgevoelige ventilatoren weggenomen, waardoor de risico's op stilstand verminderd zijn.
  • Deeen werkstemperatuur van - 25°C tot 60°C (met een desniveaus van meer dan 45°C): In de zomer (bij een piektemperatuur van 42°C) draaide de omvormer met 95% vermogen zonder oververhitting, waarbij 95% van de bedrijfsuren vol vermogen werd behouden.
  • Demaximale werkhoogte van 4000 m (met een rating van meer dan 2000 m): Op een hoogte van 1700 m was er geen afschrijving vereist, waardoor de volledige vermogenstoename werd gewaarborgd.
• Overspannings- en veiligheidsbescherming:
  • DC-type III- en AC-type III-overspanningsremmersbeschermd tegen blikseminslagen (3 stormen in 6 maanden en geen schade aan het systeem).
  • Klasse I bescherming tegen insulatie en lekkagede SABS-veiligheidsnormen hebben voldaan, waardoor de veiligheid van de gebruikers en de apparatuur is gewaarborgd.

(5) Slim beheer en installatie

• Muur - bergbeugel: Bespaarde ruimte in de compacte apparatuurskur van de boerderij.
• Communicatie en toezicht:
  • RS485 (voor BMS en meters)geïntegreerd met het bestaande batterijbeheersysteem, dat real-time gegevens over de ladingstoestand van de batterij verstrekt.
  • DeLED/LCD-scherm + optioneel Wi-Fi (via USB)Smith de mogelijkheid gaf om de energieproductie, batterijniveaus en de status van het net te controleren vanaf zijn smartphone (zelfs tijdens het verbouwen van gewassen).

5Resultaten: 6 - Maanden Impact

• Kosten: De uitgaven voor diesel zijn gedaald vanDe totale energiekosten (zonne-energie + elektriciteitsnet + diesel) daalden met 65%.
• Betrouwbaarheid: Er was 100% uptime voor kritieke belastingen tijdens stroomonderbrekingen.
• Duurzaamheid: CO2-uitstoot verminderd met 70% (van 12 ton/jaar tot 3,6 ton/jaar), in overeenstemming met de doelstellingen van de biologische certificering van de landbouwbedrijven.
• ScalabiliteitDe inverter heeft een PV-invoercapaciteit van 10.000 W en stelt de boerderij in staat om volgend jaar nog eens 2 450 W-panelen toe te voegen, waardoor de zonne-energie-opwekking verdubbeld wordt zonder hardwarewijzigingen.

6Waarom deze zaak belangrijk is voor Afrika

De uitdagingen van Johannesburg zijn: onbetrouwbaar elektriciteitsnet, hoge dieselkosten, PV-systemen met gemengde leeftijd en een hard klimaat.

• Efficiëntie: Het omzet overvloedige zonne-energiebronnen in bruikbare energie, zelfs met oudere apparatuur.
• Flexibiliteit: Werkt met loodzuur (gewoon in Afrika's oude systemen) en lithium-ion (de toekomst van energieopslag).
• Duurzaamheid: Stof-, hitte- en hoogtebestendige: cruciaal voor plattelands- en semi-stedelijke Afrikaanse markten.
• Veiligheid: Beschermt tegen instabiliteit van het net en bliksem, veel voorkomende risico's in de regio.

Deze zaak toont aan dat de SP5KL niet alleen een product is, maar eenmaatoplossingDe Europese Commissie heeft de Commissie verzocht om een voorstel in te dienen voor een richtlijn betreffende de bescherming van de gezondheid en gezondheid van werknemers.