Biến tần SP5KL Cung cấp năng lượng cho Nông nghiệp bền vững ở Johannesburg, Nam Phi

1. Lịch sử khách hàng

Ông Smith sở hữu một trang trại gia đình rộng 5 hecta ở ngoại ô Johannesburg, Nam Phi.trồng rau hữu cơvàchế biến sữa quy mô nhỏTrong nhiều năm, trang trại đã phải đối mặt với những thách thức:

• Sự phụ thuộc nặng nề vào các máy phát điện diesel (chi phí nhiên liệu ~ $ 500 / tháng, với các sự cố thường xuyên).
• Một hệ thống năng lượng mặt trời bị kết nối với lưới điện (được lắp đặt 8 năm trước, có các biến tần không hiệu quả và pin chì axit bị phân hủy).
• Mạng lưới địa phương không đáng tin cậy,3 ¢ 5 đợt ngưng hoạt động hàng tuần(mỗi lần kéo dài 2~4 giờ), có nguy cơ sản phẩm sữa hỏng và cây trồng bị hư hỏng do ngập nước bị gián đoạn.

2Các điểm đau và yêu cầu chính

• Giảm chi phí: Chi phí diesel cao và giá điện tăng khiến năng lượng trở thành chi phí lớn thứ hai của nông nghiệp.
• Năng lượng dự phòng đáng tin cậy: Trọng lượng quan trọng (5kW làm mát, bơm tưới tiêu 3kW) yêu cầu bảo vệ "không - thời gian ngừng hoạt động" trong thời gian mất điện.
• Khả năng tương thích hệ thống:
  • Sử dụng lại hiện cóPin axit chì 48V(để tránh chi phí thay thế toàn bộ hệ thống).
  • Tích hợp các mô-đun PV hiệu quả cao mới (2 × 450W bảng đơn tinh thể) với các bảng đa tinh thể cũ (2 × 300W, được lắp đặt vào năm 2018).
• Khả năng phục hồi môi trường: Johannesburg cóNhiệt độ mùa hè lên đến 42°C,điều kiện khô và bụi, và mộtđộ cao 1.700m(với những cơn bão thỉnh thoảng trong mùa mưa).
• An toàn và tuân thủ: Đáp ứng các tiêu chuẩn điện của Nam Phi (SABS) và bảo vệ chống lại sóng sét (thường xảy ra trong bão mùa hè).

3. Lựa chọn biến tần: SP5KL

Sau khi đánh giá kỹ thuật,SP5KLMô hình này được lựa chọn vì nó phù hợp hoàn hảo với nhu cầu của nông trại.

4. Phương pháp điều chỉnh kỹ thuật: Làm thế nào SP5KL giải quyết các điểm đau

(1) Hiệu quả năng lượng & Tiết kiệm chi phí

• Hiệu quả PV-to-AC: Với mộthiệu suất tối đa 97,3%và aHiệu quả của châu Âu là 96,8%, SP5KL giảm thiểu tổn thất năng lượng trong quá trình chuyển đổi năng lượng mặt trời.tăng năng lượng mặt trời hàng ngày 18%.
• Hiệu suất pin - AC: Ahiệu suất tối đa 94,3%giảm mất điện từ pin chì-acid già đi. kết hợp với thu hoạch năng lượng mặt trời được cải thiện,thời gian hoạt động của máy phát điện diesel giảm từ 10 giờ/ngày xuống còn chỉ 2 giờ (chỉ vào những ngày có mây đặc biệt), giảm chi phí nhiên liệu 80% (tiết kiệm 400 đô la/tháng).

(2) Khả năng tương thích của hệ thống PV

• Thiết kế MPPT kép: Được trang bị2 kênh MPPTvà mộtPhạm vi điện áp MPPT 70V ∼ 540V, SP5KL theo dõi hiệu quả năng lượng từ mảng quang hợp:
  • Các tấm polycrystalline cũ (300W, Vmp = 30V) hoạt động trên MPPT 1.
  • Các tấm đơn tinh thể mới (450W, Vmp = 40V) hoạt động trên MPPT 2.
  • Ngay cả trong mùa đông Johannesburg (với buổi sáng ánh sáng thấp), MPPT điều chỉnh năng động để chiết xuất năng lượng tối đa, tăng mức tiêu thụ năng lượng mặt trời của riêng mình lên 25%.
• Năng lượng đầu vào PV cao: Các10,000W công suất đầu vào PV tối đacho phép trang trại mở rộng mạng lưới của mình (từ 4kW đến 8kW) mà không cần nâng cấp biến tần, hệ thống bảo vệ tương lai.

(3) Độ linh hoạt của pin và độ tin cậy sao lưu

• Hỗ trợ pin kép: SP5KL tương thích vớicả pin lithium-ion và pin axit chìNông trại đã tái sử dụng ngân hàng axit chì 48V hiện có (bảo tồn 2.000 đô la cho việc thay pin) trong khi vẫn có tùy chọn thêm pin lithium-ion trong tương lai.
• Năng lượng dự phòng và tốc độ chuyển:
  • Các5,000W công suất đầu ra dự phòng danh nghĩaphù hợp với tải trọng quan trọng của trang trại (5kW làm mát + bơm 3kW, hoạt động theo ca.
  • Với mộtThời gian chuyển đổi < 10ms (thường)Trong 6 tháng đầu tiên, 12 vụ mất điện xảy ra và không có vụ nào gây ra sự hư hỏng sữa hoặc trì hoãn thủy lợi.

(4) Phù hợp môi trường và an toàn

• Khả năng chống lại khí hậu khắc nghiệt:
  • Bảo vệ IP65ngăn không cho bụi và nước xâm nhập (cần thiết cho mùa hè khô, bụi Johannesburg).
  • CácThiết kế làm mát tự nhiênloại bỏ sự cần thiết cho các quạt dễ bảo trì, giảm rủi ro thời gian ngừng hoạt động.
  • Cácphạm vi nhiệt độ hoạt động từ - 25°C đến 60°C (với độ giảm nhiệt trên 45°C): Vào mùa hè (với nhiệt độ đỉnh 42 ° C), biến tần chạy ở công suất 95% mà không quá nóng, duy trì công suất đầy đủ trong 95% giờ hoạt động.
  • CácĐộ cao hoạt động tối đa là 4.000m (với mức độ cao hơn 2.000m): Ở độ cao 1.700m, không cần phải hạ cấp, đảm bảo năng lượng hoàn toàn.
• Các biện pháp bảo vệ và bảo vệ an toàn:
  • Các thiết bị ngăn sóng DC loại III và AC loại IIIđược bảo vệ chống chọi sét (3 cơn bão tấn công trang trại trong 6 tháng, và không có thiệt hại hệ thống xảy ra).
  • Bảo vệ lớp I, chống đảo và bảo vệ dòng chảy rò rỉđáp ứng các tiêu chuẩn an toàn SABS, đảm bảo an toàn cho các nhà khai thác và thiết bị.

(5) Quản lý và cài đặt thông minh

• Bức tường - Mount Bracket: Tiết kiệm không gian trong nhà kho thiết bị nhỏ gọn của trang trại.
• Truyền thông và giám sát:
  • RS485 (đối với BMS và đồng hồ)tích hợp với hệ thống quản lý pin hiện có, cung cấp dữ liệu thời gian thực về trạng thái sạc pin.
  • CácHiển thị LED/LCD + Wi-Fi tùy chọn (thông qua USB)cho phép ông Smith theo dõi sản xuất năng lượng, mức pin, và trạng thái lưới điện từ điện thoại thông minh của mình (ngay cả khi chăm sóc cây trồng).

5Kết quả: 6 tháng - Tác động

• Chi phí: Chi tiêu dầu diesel giảm từTổng chi phí năng lượng (năng lượng mặt trời + lưới + dầu diesel) giảm 65%.
• Độ tin cậy: Có thời gian hoạt động 100% cho tải trọng quan trọng trong thời gian mất điện. Không có sự hư hỏng sữa (được định giá là 2.000 đô la/tháng) và không có tổn thất cây trồng do ngập nước bị gián đoạn.
• Sự bền vững: Khả năng giảm 70% lượng khí thải CO2 (từ 12 tấn/năm xuống còn 3,6 tấn/năm), phù hợp với mục tiêu chứng nhận hữu cơ của trang trại.
• Khả năng mở rộng: Năng lượng đầu vào PV 10.000W của biến tần cho phép trang trại thêm 2 tấm 450W vào năm tới, tăng gấp đôi sản lượng năng lượng mặt trời mà không cần thay đổi phần cứng.

6Tại sao vụ án này quan trọng đối với châu Phi

Những thách thức của Johannesburg là lưới điện không đáng tin cậy, chi phí dầu diesel cao, hệ thống PV có độ tuổi hỗn hợp và khí hậu khắc nghiệt phản ánh những thách thức trên khắp châu Phi cận Sahara.

• Hiệu quả: Chuyển đổi nguồn năng lượng mặt trời phong phú thành năng lượng có thể sử dụng, ngay cả với các thiết bị cũ hơn.
• Sự linh hoạt: Hoạt động với chì - axit (thường ở các hệ thống di sản của châu Phi) và lithium - ion (tương lai của lưu trữ năng lượng).
• Độ bền: Cưỡng lại bụi, nhiệt và độ cao quan trọng đối với thị trường nông thôn và bán đô thị châu Phi.
• An toàn: Bảo vệ chống lại sự bất ổn của lưới điện và sét, những rủi ro phổ biến trong khu vực.

Trường hợp này chứng minh rằng SP5KL không chỉ là một sản phẩm mà là mộtdung dịch phù hợpcho cảnh quan năng lượng độc đáo của châu Phi, thúc đẩy tiết kiệm chi phí, độ tin cậy và tính bền vững cho các doanh nghiệp và gia đình.