Hvordan fungerer en solcelle-ladeparkering?

Den grundlæggende idé bag en solcelle-EV-oplader-carport

En solcelle-EV-oplader-carport kombinerer tre funktioner i én konstruktion. Den giver skygge til parkerede køretøjer, frembringer elektricitet fra sollys og leverer den strøm til elbilopladere. Konceptet lyder enkelt, men måden, hvorpå energien bevæger sig fra panel til bilbatteri, involverer adskillige vigtige trin.

Carporten selv er en stål- eller aluminiumslygte med solmoduler monteret ovenpå. Disse moduler producerer jævnstrøm (DC), når sollys rammer dem. Denne jævnstrøm føres gennem kabler til en inverter, som omdanner den til vekselstrøm (AC), som bygninger og de fleste el-bil-ladestander kan bruge. Derefter kan strømmen enten forsyne bygningen, lade en batteri eller gå direkte til et køretøj.

Det, der gør systemet værdifuldt, er tidsfaktoren. Solproduktionen når sit maksimum om eftermiddagen. Mange arbejdspladsbiler står parkeret i netop disse timer. En sol-el-bil-ladecarport udnytter denne overlapning og omdanner inaktiv parkeringstid til ladetid.

Hvordan strømmen faktisk flyder fra panel til køretøj

Strømstien afhænger af systemets design. I en grundlæggende opsætning leverer solmodulerne strøm til en strenginverter eller mikroinvertere. Den resulterende vekselstrøm (AC) tilsluttes et distributionspanel. El-bil-ladestanderne trækker strøm fra dette panel ligesom enhver anden elektrisk belastning. Når solen skinner kraftigt, stammer størstedelen af ladestrømmen fra carporten selv.

Tilføjelse af batterilagring ændrer strømstrømmen. Overskydende solenergi, der ikke bruges med det samme, lagres. Senere, når en køretøj tilsluttes om eftermiddagen eller aftenen, aflades batteriet for at understøtte opladningssessionen. Dette reducerer mængden af strøm, der trækkes fra elnettet under dyre topbelastningstider.

En opladningscontroller eller et energistyringssystem sidder i midten af hele denne proces. Den overvåger solcellernes effektudbytte, bygningens belastning, batteriets ladetilstand og opladerens efterspørgsel. Derefter beslutter den i realtid, hvor strømmen skal komme fra. Om morgenen med solskin og lav bygningsbelastning sender controlleren overskydende strøm til batteriet. Om eftermiddagen med skyet vejr og flere køretøjer, der oplades, blander den lagret energi med strøm fra elnettet for at undgå en belastningsspike.

Hvor de reelle effektivitetsgevinster kommer fra

Hver konverteringstrin taber lidt energi. DC-strøm fra panelerne bliver til AC-strøm i inverteren. AC-strøm kan derefter konverteres tilbage til DC-strøm i køretøjets oplader. Hvert trin er effektivt for sig, men tabene akkumulerer. Derfor er systemarkitekturen afgørende.

DC-koblede systemer reducerer konverteringstab ved at holde solenergi og batterilagring på samme DC-bus før inversion. Dette fungerer godt, når en stor andel af solenergien først lagres og bruges senere.

Tabellen nedenfor sammenligner typiske konfigurationer for solcellebaserede elbiloplader i carports.

Et eksempel fra den virkelige verden fra et flådeparkeringsområde

Et logistikfirma i Arizona installerede en solcarport over tredive parkeringspladser, der bruges af el-leveringsvogne. Den oprindelige plan var en simpel nettilsluttet solcelleanlæg uden lagring. Inden for de første par måneder bemærkede driftsholdet, at de fleste vogne blev tilsluttet efter eftermiddagsruten sluttede, præcis som solproduktionen faldt.

Denne uoverensstemmelse betød, at virksomheden stadig købte dyr aftenstrøm, selvom den havde et stort solcelleanlæg. Løsningen var et batteripakke, der var dimensioneret til at dække cirka fire timer med flådeforladning. Efter opgraderingen opladede carporten batteriet om formiddagen, og batteriet dækkede aftenens tilslutningsperiode.

Projektet eliminerede ikke elnetforbruget. Stedet trak stadig strøm under skyggefulde uger og dage med intens opladning. Men batteriet skiftede dog tilstrækkeligt med belastning til, at den månedlige effektafgift faldt mærkbart. Driftslederen sagde senere, at batteriet ikke var et tilbehør. Det var den komponent, der gjorde solcellebilerporten faktisk kompatibel med flådens kørselsplan.

Hvad dataene siger om væksten i solcelle-EV-opladning

Solcellebilerporte udgør stadig kun en lille andel af de samlede solcelleanlæg, men de vokser. Ifølge National Renewable Energy Laboratory er parkeringsoverdækkninger en praktisk løsning for steder med begrænset tagplads og høje jordomkostninger. De mindsker også varmeø-effekten og giver skygge over parkeringspladserne, hvilket forbedrer oplevelsen for medarbejdere og besøgende.

Adoptionen af elbiler fortsætter med at stige i Nordamerika og Europa. International Energy Agency har rapporteret en kraftig vækst i salget af elbiler og investeringerne i opladningsinfrastruktur. Erhvervsbygninger, der installerer opladningsfaciliteter i dag, forbereder sig på en fremtid, hvor medarbejdere og lejere forventer tilslutning til elnettet som en standardudnyttelse.

Kombinationen af solenergiproduktion og elbilopladning giver særlig god mening på arbejdspladser. Køretøjer står stille i seks til otte timer om dagen i dagslys. Det er præcis, når solenergiproduktionen er størst. En solcelle-baseret elbilopladningscarport justerer infrastrukturen efter adfærd i stedet for at tvinge adfærd til at ændre sig.

Ærlige begrænsninger, der påvirker reelle projekter

Ikke alle parkeringspladser egner sig til en solcellecarport. Skygge fra nabobygninger eller træer kan reducere energiproduktionen så meget, at det påvirker rentabiliteten. Lokale bygningsregler kan begrænse carportens højde eller dækning. Eksisterende belægning kan kræve forstærkning for at kunne bære de strukturelle søjler og byggemateriel.

Størrelsen på batteriet er et andet almindeligt problem. Et for lille batteri dækker ikke opladningsperioden om aftenen. Et for stort batteri øger omkostningerne uden at give tilsvarende besparelser. Den rigtige størrelse bestemmes ud fra faktiske opladningsdata og forsyningsvirksomhedens intervalregistreringer – ikke fra en simpel formel.

Vedligeholdelse er også afgørende. Solpaneler skal rengøres, invertere skal overvåges, og batterier kræver periodisk service. Et system uden en serviceaftale mister gradvist, men konsekvent, sin ydeevne. Denne nedgang er nem at overse, indtil en sammenligning af elregninger afslører den.

Hvordan strukturel kvalitet påvirker hele systemet

De elektriske komponenter får mest opmærksomhed, men selve carportens konstruktion afgør, om systemet holder længe. Vindtryk, snedækhældning og termisk udvidelse påvirker alle stålrammen. Hvis konstruktionen bevæger sig eller korroderer, påvirkes panelernes justering negativt, og produktionen falder.

Kinpower leverer stålkonstruktioner og understøttelsessystemer til solcellebælter og relateret infrastruktur. Virksomheden driver en produktionsbase i Hebei og samarbejder med energi- og byggekunder om krav til feltinstallation. For udviklere, der bygger solcellebælter til elbilopladning, sikrer en strukturel leverandør, der forstår lokalitetsforhold og lastveje, et sikrere projekt og letter koordinationen.