Heute stellen wir ein Design für ein häusliches Solarkraftsystem unter 10 kW vor, das auf dem Dach des Hauses installiert und an das 220V- oder 380V-Netz angeschlossen wird. Die maximale Installationskapazität beträgt 25 % der Kapazität des übergeordneten Transformators.
Wählen Sie den geeigneten Installationsort
Das Haushaltsdach besteht in der Regel aus Ziegel- oder Betonstruktur, daher ist vor der Installation eine Ortsbegehung erforderlich, da nicht jedes Dach für die Installation von Solarmodulen geeignet ist.
Zunächst muss festgestellt werden, ob die Tragfähigkeit des Daches den Anforderungen entspricht. Die Belastungsanforderungen der Solarkraftsystemausrüstung für das Dach liegen über 30 kg/m2. Im Allgemeinen erfüllen Betonstrukturen, die in den letzten 5 Jahren gebaut wurden, diese Anforderungen, während bei Ziegelbauten, die vor 10 Jahren errichtet wurden, eine sorgfältige Prüfung notwendig ist.
Zweitens muss geprüft werden, ob es in der Umgebung Schatten gibt. Selbst kleine Schatten beeinträchtigen die Stromerzeugung, z. B. durch Warmwasserbereiter, Strommasten, hohe Bäume usw. Außerdem sollten Module in der Nähe von Straßen und Häusern, wo Staubemissionen auftreten, vor Verschmutzung geschützt werden, da dies die Stromerzeugung beeinträchtigt.
Zuletzt muss die Dachausrichtung und der Neigungswinkel überprüft werden. Wenn das Solarmodul nach Süden ausgerichtet ist und den optimalen Neigungswinkel hat, ist die Stromerzeugung am höchsten. Bei Ausrichtung nach Norden geht ein großer Teil der Leistung verloren.
Wählen Sie das passende Solarmodul
Solarmodule gibt es in drei Typen: Polykristallin, monokristallin und Dünnschicht. Jeder Typ hat seine Vor- und Nachteile. Unter gleichen Bedingungen hängt die Effizienz des PV-Systems nur von der Nennleistung der Solarmodule ab und steht nicht in direktem Zusammenhang mit der Effizienz der Module. Die PV-Module gibt es mit 60 oder 72 Solarzellen. Das netzgekoppelte Solarsystem für den Haushalt ist in der Regel klein und schwer zu installieren. Daher wird empfohlen, 60-Zellen-Module zu verwenden, die klein, leicht und einfach zu installieren sind.
Wählen Sie die passende Montagehalterung
Je nach Dachbedingungen können Aluminiumhalterungen, C-förmige Stahlhalterungen, Edelstahlhalterungen und andere Halterungen ausgewählt werden. Außerdem sollte unter Berücksichtigung der Festigkeit der Halterung, der Kosten des Solarsystems und der Dachflächennutzung der Neigungswinkel der Solarmodule so gering wie möglich gehalten werden, um die Windangriffsfläche zu reduzieren, die Halterungsfestigkeit zu erhöhen und die Kosten zu senken, ohne die Systemleistung wesentlich zu verringern (Leistungsverlust nicht mehr als 1 %).
Leckagen sind ein Problem, das bei der Installation von Solarsystemen beachtet werden muss. Das PV-System ist sicher, wenn es eine gute Wasserdichtigkeit aufweist. Die Photovoltaikhalterung wird auf dem Dach montiert, um die Module zu tragen und mit dem Dach verbunden. Das Design verwendet die Top-Top-Methode, die das ursprüngliche Dachabdichtungssystem nicht durchbohrt oder beschädigt. Der Pressblock ist vorgefertigt, benötigt keine Ortbetonierung und vermeidet so Schäden an der Dachabdichtung durch die Montage der Halterung.
Reihen- und Parallelschaltung der Solarmodule
In diesem netzgekoppelten Solarsystem sind die Solarzellen in Reihe geschaltet, um einen Strang zu bilden. Die Reihenschaltung dient dazu, die Eingangsspannung für den Wechselrichter anzuheben. Dabei muss sichergestellt werden, dass die Solarzellen unter verschiedenen Sonneneinstrahlungs- und Umgebungstemperaturbedingungen die Eingangsspannungsgrenzen des Wechselrichters nicht überschreiten.
Die Betriebsspannung liegt nahe der Nennbetriebsspannung des Wechselrichters, bei der die höchste Effizienz erreicht wird. Der einphasige 220V-Wechselrichter hat eine Nenn-Eingangsspannung von 360V. Der dreiphasige 380V-Wechselrichter hat eine Nenn-Eingangsspannung von 650V. Bei einem 3000W-Wechselrichter, der mit 260W-Solarmodulen mit 30,5V Betriebsspannung ausgestattet ist, beträgt die Betriebsspannung bei 12 Modulen insgesamt 366V und die Leistung 3,12 kW, was optimal ist. Ein 10kW-Wechselrichter mit 260W-Modulen, 40 Stück, aufgeteilt in 20 Stränge, hat eine Spannung von 610V und eine Gesamtleistung von 10,4 kW, was ebenfalls optimal ist.
Kabelauswahl
Im häuslichen Solarsystem wird empfohlen, Kupferkabel zu verwenden. Da die MC4-Steckverbinder der Solarmodule, die Ausgangsanschlüsse des Solarwechselrichters und die Anschlussklemmen des Netzanschlussschalters aus Kupfer bestehen, kann bei Verwendung von Aluminiumkabeln in Verbindung mit Kupferkabeln eine elektrochemische Korrosion entstehen. Dies führt zu schlechtem Kontakt zwischen Kupfer und Aluminium, erhöhtem Übergangswiderstand und Temperaturanstieg an der Kontaktstelle, was die Korrosion beschleunigt und letztlich zu einem Kurzschluss oder Brand führen kann. Die Ausgangsanschlüsse des Solarwechselrichters sind ebenfalls aus Kupfer. Bei Verwendung von Aluminiumkabeln muss der Durchmesser größer sein. Zum Beispiel wird für einen 30kW-Wechselrichter ein 10 mm2 Kupferkabel oder ein 16 mm2 Aluminiumkabel empfohlen. Wenn der Kabelquerschnitt größer wird, kann die wasserdichte Anschlussklemme überlastet sein. Außerdem sollten flexible BVR-Kupferleitungen mit mehreren Adern verwendet werden, da starre BV-Kupferleitungen leicht schlechten Kontakt an den Anschlussklemmen verursachen und durch Biegestellen zu Lockerungen und Kontaktproblemen führen können.
Übliche Designkonzepte für häusliche Solarsysteme
Bei üblichen Haushalts-PV-Systemen liegt die Leistung einphasiger Systeme meist zwischen 3 kW und 8 kW, bei dreiphasigen Systemen zwischen 4 kW und 10 kW. Wenn möglich, wird ein dreiphasiges netzgekoppeltes Solarsystem empfohlen, da es bei gleichen Bedingungen geringere Investitionskosten und höhere Leistung als ein einphasiges System bietet. Zum Beispiel benötigt ein 10kW-Netzanschlusssystem bei einphasigem Anschluss zwei Wechselrichter, vier Stränge Solarmodule für den DC-Eingang, acht DC-Kabel und zwei Schalter für den AC-Ausgang. Bei dreiphasigem Anschluss reicht ein Netzwechselrichter, zwei Stränge Solarmodule, vier DC-Kabel und ein Schalter für den AC-Ausgang. Das dreiphasige System hat geringere Ströme, weniger Verluste und höhere Effizienz als das einphasige. Außerdem beeinflusst das dreiphasige System das Stromnetz weniger und wird nicht durch Spannungsanhebungen im Netz abgeschaltet.
Hier ein kurzes Designbeispiel für ein 3000W-Netzanschlusssystem für den Haushalt.
Das Design benötigt etwa 30 m2 Dachfläche und verwendet 12 Stück 265W-Solarmodule mit einer Gesamtleistung von 3,18 kW. Das PV-System verwendet einen 3000W-Solarwechselrichter, der an das 220V-Stromnetz angeschlossen wird und in den vorhandenen Hausverteiler eingespeist wird. Von dort wird es über den 220V-Stromkreis mit dem Niederspannungsverteilnetz des Hauses verbunden und dann ins öffentliche Netz eingespeist.
Die maximale Gleichspannung des Wechselrichters (maximale Leerlaufspannung des Arrays) beträgt 550V, der maximale Spannungsbereich für die Leistungspunktverfolgung (MPPT) liegt bei 70~550V, und es gibt einen MPPT-Kanal pro Netz. Die Nennbetriebsspannung jedes Solarmoduls beträgt 30,8V, die Leerlaufspannung 38,3V. Unter Nennbedingungen mit einer Umgebungstemperatur von 25±2℃ und einer Sonneneinstrahlung von 1000W/m² beträgt die Nennbetriebsspannung der 12 in Reihe geschalteten Module 369,6V und die Leerlaufspannung 459,6V, beide liegen innerhalb des zulässigen Eingangsspannungsbereichs des Wechselrichters. Somit ist ein normaler Betrieb gewährleistet.
Bei wechselnden Betriebsbedingungen, unter Berücksichtigung einer mittleren Extremtemperatur von -10℃, beträgt die Betriebsspannung der Solarzellen am Maximum-Power-Point 12 × 30,8 × (0,35 % × 35 + 1) = 415V, was die Eingangsspannungsanforderung von 550V am maximalen MPPT-Punkt erfüllt. Bei einer mittleren Extremtemperatur von 42℃ beträgt die Betriebsspannung am Maximum-Power-Point 12 × 31,2 × (-0,35 % × 17 + 1) = 352,1V, was die Eingangsspannungsanforderung von 70V am minimalen MPPT-Punkt erfüllt.
Die Grundkonfiguration dieses häuslichen Solarsystems entnehmen Sie der folgenden Tabelle.
