Hogyan működik egy napelemes elektromos járművek töltőállvány?

A napenergiás elektromos járművek töltőparkoló fedett helyisége alapötlete

Egy napenergiás elektromos járművek töltőparkoló fedett helyisége három funkciót egyesít egyetlen szerkezetben. Árnyékot biztosít a leparkolt járműveknek, napfényből villamos energiát termel, és ezt az energiát elektromos járművek töltőállomásainak szállítja. A fogalom egyszerűnek tűnik, de az energia útja a napelemektől a jármű akkumulátoráig több fontos lépésből áll.

A gépkocsitároló maga egy acél- vagy alumíniumból készült tető, amelyre napelemeket szereltek. Ezek a modulok egyenáramot termelnek, amikor napfény éri őket. Az egyenáramos kimenet vezetékeken keresztül jut el egy inverterhez, amely váltóárammá alakítja át, így a épületek és a legtöbb elektromos járművek töltője is használhatja. Ezt követően az áram vagy az épületet látja el, vagy akkumulátorokat tölt, vagy közvetlenül a járműbe jut.

A rendszer értékét az időzítés adja. A napelemek teljesítménye napközben éri el csúcsát. Sok munkahelyi jármű ugyanebben az időszakban áll parkolóhelyen. A napelemes elektromos jármű-töltő gépkocsitároló kihasználja ezt az egyezést, és az álló parkolási időt töltési idővé alakítja.

Hogyan jut el a teljesítmény valójában a napelemtől a járműig

A teljesítmény útvonala a rendszer tervezésétől függ. Egy alapkonfigurációban a napelemmodulok egy soros invertert vagy mikroinvertereket táplálnak. A váltóáramos kimenet egy elosztópanelhez csatlakozik. Az elektromos járművek töltői ugyanúgy húzzák le az áramot erről a panelről, mint bármely más villamos fogyasztó. Amikor erős a napfény, a töltéshez szükséges energia nagy része a gépkocsitárolóból származik.

Akkumulátor-tároló hozzáadása megváltoztatja az energiaáramlást. A napenergiából származó, azonnal nem felhasznált többletenergia tárolásra kerül. Később, amikor egy jármű délután vagy este csatlakozik a töltőhöz, az akkumulátor kisüt, és támogatja a töltési folyamatot. Ez csökkenti a drága csúcsidőszakban a hálózatból vett teljesítmény mennyiségét.

Egy töltésvezérlő vagy energiamenedzsment-rendszer áll mindezek közepén. Figyeli a napelemek kimenetét, az épület terhelését, az akkumulátor töltöttségi állapotát és a töltő igényét. Ezután valós időben dönt arról, honnan kell az energiát származtatni. Például egy napos reggelen, alacsony épületi terhelés mellett a vezérlő a többletenergiát az akkumulátorba irányítja. Egy felhős délutánon, több jármű egyidejű töltése esetén pedig a tárolt energiát és a hálózati áramot kombinálja, hogy elkerülje a terhelési csúcsot.

Innen származnak a valódi hatékonyságnövekedési lehetőségek

Minden átalakítási lépésnél kis mennyiségű energia veszik el. A napelemekből érkező egyenáram (DC) váltóárammá (AC) alakul az inverterben. Az AC-t ezután a jármű töltője ismét egyenárammá (DC) alakítja. Mindegyik lépés önmagában hatékony, de a veszteségek összeadódnak. Ezért fontos a rendszer architektúrája.

A DC-kapcsolású rendszerek csökkentik az átalakítási veszteségeket úgy, hogy a napelemeket és az akkumulátoros tárolót ugyanazon a DC-sínre tartják az inverter előtt. Ez jól működik, ha a napenergia nagy részét először tárolják, majd később használják fel.

Az alábbi táblázat a napelemes elektromos járművek töltőparkolók tipikus konfigurációit hasonlítja össze.

Egy valós példa egy flottaparkolóból

Egy arizonai logisztikai cég napenergiás tetőt épített harminc parkolóhely fölé, amelyeket elektromos kézbesítőkocsik használtak. Az eredeti terv egy egyszerű, hálózatra csatlakoztatott napenergiás rendszer volt tárolás nélkül. Az első néhány hónapban az üzemeltetési csapat észrevette, hogy a legtöbb kocsi az esti útvonal befejezése után csatlakozik, éppen akkor, amikor a napenergia-termelés csökken.

Ez a szinkronizálatlanság azt jelentette, hogy a cég továbbra is drága esti áramot vásárolt, annak ellenére, hogy nagy méretű napenergiás rendszerrel rendelkezett. A megoldás egy olyan akkumulátorcsomag volt, amely kb. négy órányi flotta-töltést tudott lefedni. A bővítés után a napenergiás tető középidőben töltötte az akkumulátort, és az akkumulátor támogatta az esti csatlakozási időszakot.

A projekt nem szüntette meg a hálózati fogyasztást. A telephely továbbra is áramot vett a hálózatból felhős heteken és intenzív töltési napokon. Az akkumulátor azonban elegendő terhelést tolódott el, így a havi keresleti díj jelentősen csökkent. Az üzemeltetési vezető később azt nyilatkozta, hogy az akkumulátor nem egy kiegészítő elem, hanem az a kulcskomponens, amely lehetővé tette, hogy a napelemes autóbeálló valóban illeszkedjen a járműflotta üzemeltetési ütemtervéhez.

Mit mutatnak az adatok a napelemes elektromos járművek töltésének növekedéséről

A napelemes autóbeállók jelenleg csak kis részét képezik az összes napelemes telepítésnek, de növekedésnek indulnak. A Nemzeti Megújuló Energia Laboratórium szerint a parkolófelhők gyakorlati megoldást kínálnak olyan helyszínek számára, ahol korlátozott a tetőfelület, és magasak a földárak. Emellett csökkentik a hősziget-hatást, és árnyékot biztosítanak a parkolóhelyek számára, ami javítja a dolgozók és látogatók élményét.

Az elektromos járművek elterjedése továbbra is növekszik Észak-Amerikában és Európában. Az Nemzetközi Energiaügynökség jelentése szerint az elektromos járművek értékesítése és a töltőinfrastruktúrába történő beruházások erős növekedést mutatnak. Azok a kereskedelmi ingatlanok, amelyek ma töltőállomást telepítenek, felkészülnek egy olyan jövőre, ahol a dolgozók és bérlők a csatlakoztatható töltési lehetőséget alapvető szolgáltatásként várják el.

A napenergia-termelés és az elektromos járművek töltése kombinációja különösen ésszerű munkahelyek esetében. A járművek nappali órákban hat–nyolc órán át állnak. Éppen ekkor éri el csúcsát a napenergia-termelés. Egy napenergiás elektromos jármű-töltő parkolófedél infrastruktúrát igazít a viselkedéshez, nem pedig a viselkedést kényszeríti megváltozásra.

Tisztességes korlátozások, amelyek valós projekteket érintenek

Nem minden parkoló alkalmas napenergiás parkolófedél építésére. A szomszédos épületek vagy fák árnyéka annyira csökkentheti a termelést, hogy ez megváltoztatja a gazdasági megvalósíthatóságot. A helyi övezési szabályozás korlátozhatja a tető magasságát vagy lefedettségét. A meglévő burkolatot megerősíteni lehet szükség a szerkezeti oszlopok és az építőgépek teherbírása érdekében.

A telepített akkumulátor méretének meghatározása is gyakori probléma. Ha az akkumulátor túl kicsi, nem tudja lefedni az esti töltési időszakot. Ha túl nagy, akkor a költségek növekedéséhez képest aránytalanul kevés megtakarítást eredményez. A megfelelő méretet a tényleges töltési adatok és a szolgáltató által rögzített időszakos feljegyzések alapján lehet meghatározni, nem pedig egy egyszerű képlet segítségével.

A karbantartás is fontos szerepet játszik. A napelemes panelek tisztításra, az inverterek figyelésre, az akkumulátorok pedig időszakos szervizelésre szorulnak. Az olyan rendszer, amelyhez nincs szervizelési terv, lassan, de folyamatosan veszít teljesítményéből. Ezt a csökkenést könnyű észrevenni, amíg egy szolgáltatói számla összehasonlítása ki nem deríti.

Hogyan befolyásolja a szerkezeti minőség az egész rendszert

Bár a villamos alkatrészek kapják a legtöbb figyelmet, a parkolófedél szerkezete dönti el, hogy a rendszer mennyire tartós. A szélterhelés, a hóteher és a hőmérsékletváltozásból eredő hőtágulás mind hatással vannak az acélvázra. Ha a szerkezet elmozdul vagy korrózió támadja, a napelemes panelek beállítása romlik, és ezzel a termelés is csökken.

A Kinpower acél szerkezeteket és tartószerkezeteket szállít napenergiás autóbeállókhoz és kapcsolódó infrastruktúrához. A cég gyártótelepe Hebej tartományban található, és energiaszektorbeli és építőipari ügyfelekkel együttműködve végzi a terepi telepítési követelmények kezelését. Azoknak a fejlesztőknek, akik napenergiás elektromos járművek töltőautóbeállóit építik, egy olyan szerkezeti beszállító jelenléte, amely érti a helyszíni körülményeket és a terhelésátvezetési útvonalakat, biztonságosabbá és koordinálás szempontjából egyszerűbbé teszi a projektet.