SP5KL Inwerter Power Sustainable Farming w Johannesburgu w RPA

1. Tło klienta

Pan Smith jest właścicielem 5-hektarowego, rodzinnego gospodarstwa na obrzeżach Johannesburga w Południowej Afryce. Gospodarstwo specjalizuje się w uprawie warzyw ekologicznych oraz przetwórstwie mleka na małą skalę (z chłodnią na 500 l mleka dziennie). Przez lata gospodarstwo borykało się z problemami:

• Duże uzależnienie od generatorów diesla (kosztujących ~500 USD miesięcznie za paliwo, z częstymi awariami).
• Starzejący się system solarny podłączony do sieci (zainstalowany 8 lat wcześniej, z nieefektywnymi falownikami i zużytymi akumulatorami kwasowo-ołowiowymi).
• Niezawodna lokalna sieć energetyczna, z 3–5 przerwami w dostawie prądu tygodniowo (każda trwająca 2–4 godziny), co groziło zepsuciem produktów mlecznych i uszkodzeniem upraw z powodu przerw w nawadnianiu.

2. Kluczowe problemy i wymagania

• Redukcja kosztów: Wysokie koszty diesla i rosnące taryfy za energię elektryczną sprawiły, że energia była drugim co do wielkości wydatkiem gospodarstwa.
• Niezawodne zasilanie awaryjne: Obciążenia krytyczne (5 kW chłodnictwo, 3 kW pompa nawadniająca) wymagały ochrony „bez przestojów” podczas przerw w dostawie prądu.
• Kompatybilność systemuRS485 (dla BMS i mierników)
  • Ponowne wykorzystanie istniejących akumulatorów kwasowo-ołowiowych 48V (aby uniknąć kosztów pełnej wymiany systemu).
  • Integracja nowych, wysokowydajnych modułów fotowoltaicznych (2 × 450W monokrystaliczne panele) ze starymi panelami polikrystalicznymi (2 × 300W, zainstalowanymi w 2018 r.).
• Odporność na warunki środowiskowe: W Johannesburgu występują temperatury latem do 42°C, suche i zakurzone warunki oraz wysokość 1700 m n.p.m. (z okazjonalnymi burzami w porze deszczowej).
• Bezpieczeństwo i zgodność: Spełnienie południowoafrykańskich standardów elektrycznych (SABS) i ochrona przed przepięciami (częste podczas letnich burz).

3. Wybór falownika: SP5KL

Po ocenie technicznej model SP5KL został wybrany ze względu na idealne dopasowanie do potrzeb gospodarstwa. Oto jak poradził sobie z każdym wyzwaniem:

4. Dopasowanie techniczne: Jak SP5KL rozwiązał problemy

(1) Efektywność energetyczna i oszczędność kosztów

• Sprawność PV-AC: Z maksymalną sprawnością 97,3% i sprawnością europejską 96,8%, SP5KL zminimalizował straty energii podczas konwersji energii słonecznej. Stary falownik systemu (o sprawności 85%) marnował 15% energii słonecznej; SP5KL zredukował tę stratę o 12%, zwiększając dzienny uzysk energii słonecznej o 18%.
• Sprawność akumulator-AC: Maksymalna sprawność 94,3% zredukowała straty rozładowania ze starzejących się akumulatorów kwasowo-ołowiowych. W połączeniu z ulepszonym pozyskiwaniem energii słonecznej, czas pracy generatora diesla zmniejszył się z 10 godzin/dzień do zaledwie 2 godzin (tylko w bardzo pochmurne dni), obniżając koszty paliwa o 80% (oszczędność 400 USD/miesiąc).

(2) Kompatybilność systemu PV

• Konstrukcja z dwoma MPPT: Wyposażony w 2 kanały MPPT i zakres napięcia MPPT 70V–540V, SP5KL skutecznie śledził moc z mieszanej tablicy PV:
  • Stare panele polikrystaliczne (300W, Vmp = 30V) działały na MPPT 1.
  • Nowe panele monokrystaliczne (450W, Vmp = 40V) działały na MPPT 2.
  • Nawet podczas zimy w Johannesburgu (z porankami o słabym oświetleniu), MPPT dynamicznie dostosowywał się, aby wydobyć maksymalną moc, zwiększając autokonsumpcję energii słonecznej o 25%.
• Wysoka moc wejściowa PV: Maksymalna moc wejściowa PV 10 000W pozwoliła gospodarstwu na rozbudowę tablicy (z 4 kW do 8 kW) bez modernizacji falownika, co zapewnia przyszłościowe rozwiązanie.

(3) Elastyczność akumulatorów i niezawodność zasilania awaryjnego

• Obsługa dwóch akumulatorów: SP5KL jest kompatybilny z zarówno akumulatorami litowo-jonowymi, jak i kwasowo-ołowiowymi. Gospodarstwo ponownie wykorzystało istniejący bank akumulatorów kwasowo-ołowiowych 48V (oszczędzając 2000 USD na wymianie akumulatorów), zachowując jednocześnie możliwość dodania akumulatorów litowo-jonowych w przyszłości.
• Zasilanie awaryjne i prędkość przełączaniaRS485 (dla BMS i mierników)
  • LED/LCD + opcjonalne Wi-Fi (przez USB)5000W odpowiadała obciążeniu krytycznemu gospodarstwa (5 kW chłodnictwo + 3 kW pompa, działające na zmiany).
  • Z czasem przełączania <10ms (typowo), zapewniał „zerowe odczuwanie” przełączania podczas przerw w dostawie prądu. W ciągu pierwszych 6 miesięcy wystąpiło 12 przerw w dostawie prądu i żadna z nich nie spowodowała zepsucia mleka ani opóźnień w nawadnianiu.(4) Zgodność ze środowiskiem i bezpieczeństwem

Odporność na trudne warunki klimatyczne

• : Ochrona IP65
  • zapobiegała przedostawaniu się kurzu i wody (kluczowe dla suchych, zakurzonych lat w Johannesburgu).Konstrukcja z
  • LED/LCD + opcjonalne Wi-Fi (przez USB) wyeliminowała potrzebę stosowania podatnych na konserwację wentylatorów, zmniejszając ryzyko przestojów.Zakres
  • LED/LCD + opcjonalne Wi-Fi (przez USB): Latem (z temperaturą szczytową 42°C), falownik pracował z 95% wydajnością bez przegrzewania, utrzymując pełną moc przez 95% godzin pracy.Maksymalna
  • LED/LCD + opcjonalne Wi-Fi (przez USB): Na wysokości 1700 m n.p.m. nie wymagano obniżania parametrów, co zapewniało pełną moc wyjściową.Ochrona przed przepięciami i bezpieczeństwo
• : RS485 (dla BMS i mierników)
  • chroniły przed uderzeniami piorunów (w ciągu 6 miesięcy gospodarstwo nawiedziły 3 burze i nie doszło do uszkodzenia systemu).Ochrona klasy I, ochrona przed wyspowym działaniem i ochrona przed prądem upływu
  • spełniały standardy bezpieczeństwa SABS, zapewniając bezpieczeństwo operatorów i sprzętu.(5) Inteligentne zarządzanie i instalacja

Uchwyt do montażu na ścianie

• : Zaoszczędził miejsce w kompaktowej szopie na sprzęt gospodarstwa.Komunikacja i monitorowanie
• : RS485 (dla BMS i mierników)
  • zintegrowany z istniejącym systemem zarządzania akumulatorami, zapewniając dane w czasie rzeczywistym o stanie naładowania akumulatora.Wyświetlacz
  • LED/LCD + opcjonalne Wi-Fi (przez USB) pozwolił panu Smithowi monitorować produkcję energii, poziom naładowania akumulatorów i stan sieci ze smartfona (nawet podczas pielęgnacji upraw).5. Wyniki: wpływ w ciągu 6 miesięcy

Koszty

• : Wydatki na olej napędowy spadły z 500$\mathrm{t}o\mathrm{100/miesiąc.\; Całkowite\; koszty\; energii\; (słoneczna\; +\; sieć\; +\; olej\; napędowy)\; spadły\; o\; 65\%.}$Niezawodność
• : Wystąpiło 100% czasu pracy obciążeń krytycznych podczas przerw w dostawie prądu. Nie doszło do zepsucia mleka (o wartości 2000 USD/miesiąc) ani strat w uprawach z powodu przerw w nawadnianiu.Zrównoważony rozwój
• : Emisje CO₂ zmniejszyły się o 70% (z 12 ton/rok do 3,6 ton/rok), co jest zgodne z celami certyfikacji ekologicznej gospodarstwa.Skalowalność
• : Moc wejściowa PV falownika 10 000 W umożliwia gospodarstwu dodanie 2 kolejnych paneli 450 W w przyszłym roku, podwajając wytwarzanie energii słonecznej bez zmian sprzętowych.6. Dlaczego ten przypadek ma znaczenie dla Afryki

Wyzwania Johannesburga — niezawodna sieć, wysokie koszty oleju napędowego, systemy PV o różnym wieku i trudny klimat — odzwierciedlają te występujące w całej Afryce Subsaharyjskiej. SP5KL:

Wydajność

• : Przekształca obfite zasoby słoneczne w użyteczną energię, nawet przy starszym sprzęcie.Elastyczność
• : Współpracuje z akumulatorami kwasowo-ołowiowymi (powszechnymi w starszych systemach w Afryce) i litowo-jonowymi (przyszłość magazynowania energii).Trwałość
• : Odporny na kurz, ciepło i wysokość — kluczowe dla wiejskich i podmiejskich rynków afrykańskich.Bezpieczeństwo
• : Chroni przed niestabilnością sieci i wyładowaniami atmosferycznymi, typowymi zagrożeniami w regionie.Ten przypadek pokazuje, że SP5KL to nie tylko produkt, ale

dostosowane rozwiązanie dla unikalnego krajobrazu energetycznego Afryki, zapewniające oszczędności kosztów, niezawodność i zrównoważony rozwój dla firm i rodzin.