Sistema de suministro de energía con almacenamiento de energía fotovoltaica fuera de la red — Aplicación en obras al aire libre

1. Escenario de aplicación

En el proceso de construcción al aire libre, se utilizan con frecuencia herramientas eléctricas que incluyen principalmente fuentes de alimentación autónomas (módulos de batería) y fuentes de alimentación externas. Las herramientas eléctricas con fuente de alimentación propia solo pueden funcionar con baterías durante un período limitado, por lo que para un uso a largo plazo siguen dependiendo de una fuente de alimentación externa; asimismo, las herramientas eléctricas que dependen de una fuente de alimentación externa también requieren suministro eléctrico para operar de manera normal.

En la actualidad, los generadores diésel se utilizan generalmente para suministrar energía a los equipos eléctricos empleados en obras al aire libre. Existen dos razones principales: el sistema de suministro de energía autónomo de corriente alterna con almacenamiento óptico podría ser una mejor opción. En primer lugar, es muy difícil reabastecer de combustible el grupo electrógeno diésel: o bien la estación de servicio se encuentra muy lejos, o bien la estación exige presentar certificados de identidad, lo que hace que el proceso de reabastecimiento sea sumamente engorroso; en segundo lugar, la calidad de la energía eléctrica generada por los generadores diésel es muy deficiente, lo que provoca que numerosas herramientas eléctricas se dañen o se quemen en un corto período de tiempo. Por su parte, el sistema de suministro de energía autónomo de corriente alterna con almacenamiento óptico no requiere buscar una estación de servicio: mientras las condiciones meteorológicas sean normales, seguirá produciendo energía de manera continua y la calidad de dicha energía será estable, pudiendo sustituir plenamente la red eléctrica municipal.

2. Diseño del sistema

El sistema de almacenamiento fotovoltaico y suministro de energía adopta la tecnología de bus de corriente continua integrado, combina de manera orgánica el sistema de generación fotovoltaica, el subsistema de almacenamiento de energía en baterías, el sistema de distribución de corriente continua y otros sistemas auxiliares, y aprovecha plenamente la energía limpia y ecológica generada por la energía solar para suministrar electricidad de forma estable a los electrodomésticos. El sistema proporciona fuentes de alimentación de 220 V CA y 24 V CC. Mediante el subsistema de almacenamiento de energía en baterías, el sistema amortigua el consumo de energía y ajusta rápidamente el equilibrio energético; en conjunto, el sistema de suministro de energía ofrece una capacidad de suministro segura, confiable y estable para hogares y viviendas, satisfaciendo las necesidades de alimentación de diversos electrodomésticos y sistemas de iluminación.

Puntos clave para el diseño:

(1) Desmontable

(2) Peso ligero y fácil montaje

(3) Alta potencia

(4) Larga vida útil y sin necesidad de mantenimiento

3. Composición del sistema

(1) Unidad de generación de energía:

Producto 1: módulo fotovoltaico (de cristal único y policristalino), tipo: generación de energía solar;

Producto 2: soporte fijo (estructura de acero galvanizado en caliente); tipo: estructura fija para panel solar;

Accesorios: cables y conectores fotovoltaicos especiales, así como accesorios complementarios del soporte de fijación de paneles solares;

Observaciones: de acuerdo con los requisitos del sitio de los distintos sistemas de monitoreo, se ofrecen tres tipos de estructuras fijas para paneles solares —columna, andamio y cubierta— para que los usuarios elijan;

(2) Unidad de almacenamiento de energía:

Producto 1: paquete de baterías de plomo-ácido tipo: dispositivo de almacenamiento de energía;

Accesorio 1: cable de conexión de baterías, utilizado para conectar los cables entre las baterías de plomo-ácido y el bus de cables de salida del paquete de baterías;

Accesorio 2: caja de baterías (instalada en la cabina de alimentación), que es una caja protectora especial para el paquete de baterías enterrado en el suelo al aire libre y cuenta con funciones de resistencia a la niebla salina, a la humedad, al agua y a los roedores, entre otras;

(3) Unidad de distribución de energía:

Producto 1. Controlador de CC para almacenamiento fotovoltaico: tipo de control de carga y descarga y control de la estrategia de gestión de energía

Producto 2. Inversor de almacenamiento fotovoltaico fuera de la red Tipo: inversor (transformador) que convierte la alimentación de corriente continua en corriente alterna para suministrar energía a los electrodomésticos del hogar

Producto 3. Caja de distribución de CC Tipo: Productos de distribución de CC que proporcionan protección contra rayos para energía solar, baterías de almacenamiento y equipos eléctricos

Producto 4. Caja de distribución de CA Tipo: protección contra sobrecorriente y sobrecarga de los electrodomésticos, distribución de la alimentación eléctrica de CA y detección del acceso a la red eléctrica

Producto 5. Puerta de enlace digital de energía (opcional) Tipo: monitoreo de energía

Accesorios: línea de conexión para la distribución de corriente continua (fotovoltaica, batería de almacenamiento, distribución de corriente continua, protección contra sobretensiones y rayos), y accesorios para la fijación del equipo.

Observación:

La unidad de almacenamiento de energía y la unidad de distribución de energía pueden integrarse directamente en una caja según las necesidades de los usuarios. En estas condiciones, la batería se coloca en el interior de la caja.

4. Caso típico

Ubicación: Qinghai, China

Sistema: sistema de suministro de energía solar AC fuera de la red

Descripción:

Dado que el emplazamiento del proyecto se encuentra a casi 400 km de la estación de servicio más cercana, la demanda de energía para las obras al aire libre es muy elevada. Tras varias reuniones con los clientes, se ha decidido instalar un sistema de suministro de energía autónomo en corriente alterna con almacenamiento fotovoltaico para abastecer a la obra al aire libre. Las principales cargas eléctricas incluyen las herramientas eléctricas utilizadas en el sitio, así como los electrodomésticos de cocina y de uso doméstico del personal de construcción.

La unidad de generación de energía fotovoltaica se instala en un espacio abierto no muy lejos del emplazamiento del proyecto, y se emplea una estructura mecánica reubicable para facilitar su reinstalación y fijación. La máquina todo-en-uno de almacenamiento fotovoltaico también presenta las características de instalación portátil y reutilización. Basta con seguir el orden de montaje indicado en el manual de instalación para completar el ensamblaje del equipo. ¡Práctico y fiable!

Notas de construcción: la instalación de los módulos fotovoltaicos debe garantizar la fijación del conjunto y asegurar que el campo fotovoltaico no sea dañado por vientos fuertes en condiciones de viento intenso.

5. Potencial de mercado

El sistema de suministro de energía autónomo de corriente alterna con almacenamiento fotovoltaico utiliza la energía solar como unidad principal de generación y el almacenamiento de energía en baterías como unidad de almacenamiento, aprovechando plenamente la generación de energía solar para abastecer de electricidad tanto a los equipos eléctricos como a los equipos eléctricos de cocina en el sitio de construcción. En las tardes nubladas o durante la noche, cuando la radiación solar es escasa o inexistente, se puede conectar directamente la fuente de alimentación del generador diésel para suministrar energía a los equipos eléctricos clave.

El progreso constante de las obras al aire libre debe contar con un suministro de energía suficiente y fiable. En comparación con el grupo electrógeno diésel tradicional, el sistema de suministro de energía fuera de la red de corriente alterna con almacenamiento fotovoltaico presenta las ventajas de una instalación única, puede mantenerse en funcionamiento hasta la finalización del proyecto y no requiere realizar múltiples desplazamientos para adquirir combustible; al mismo tiempo, la calidad de la energía proporcionada por este sistema es de muy alta calidad, lo que permite proteger eficazmente la seguridad y prolongar la vida útil del equipo eléctrico en el sitio de construcción.

El sistema de suministro de energía fuera de la red de corriente alterna con almacenamiento fotovoltaico puede proporcionar un suministro continuo y estable de energía de alta calidad para las obras al aire libre y garantizar de manera eficaz el avance acelerado de los trabajos. El propio sistema es una solución de suministro energético que puede instalarse y utilizarse en múltiples ocasiones, aprovechando plenamente la generación de energía solar. Dado que el costo de la generación de energía solar es muy asequible, instalar un conjunto de este tipo de sistema en un sitio de construcción al aire libre constituye sin duda una excelente opción.