Cum funcționează o carport solară pentru încărcarea autovehiculelor electrice?

Ideea de bază din spatele unui portic solar pentru încărcarea autovehiculelor electrice

Un portic solar pentru încărcarea autovehiculelor electrice combină trei funcții într-o singură structură. El adăpostește autovehiculele parcate, generează electricitate din lumina solară și livrează această energie către stațiile de încărcare pentru autovehicule electrice. Conceptul pare simplu, dar modul în care energia se deplasează de la panourile solare până la bateria autovehiculului implică mai mulți pași importanți.

Porticul auto este, de fapt, un acoperiș din oțel sau aluminiu, pe care sunt montate module solare. Aceste module produc electricitate în curent continuu (DC) ori de câte ori sunt expuse luminii solare. Ieșirea în curent continuu este transmisă prin cabluri către un invertor, care o transformă în curent alternativ (AC), utilizabil de clădiri și de majoritatea încărcătoarelor pentru vehicule electrice (EV). În continuare, electricitatea poate alimenta clădirea, încărca o baterie sau poate fi direcționată direct către un vehicul.

Valoarea sistemului rezidă în sincronizare. Producția solară atinge maximul la mijlocul zilei. Multe vehicule utilizate în cadrul activităților profesionale stau parcate exact în acele ore. Un portic auto solar pentru încărcarea vehiculelor electrice capitalizează această suprapunere, transformând perioada de staționare inactivă în timp de încărcare.

Modul în care energia circulă, de la panoul solar până la vehicul

Traseul energetic depinde de arhitectura sistemului. Într-o configurație de bază, modulele solare alimentează un invertor de tip string sau microinvertori. Ieșirea în curent alternativ este conectată la un tablou de distribuție. Încărcătoarele pentru vehicule electrice preiau energia de la acest tablou, la fel ca orice altă sarcină electrică. Când lumina solară este intensă, cea mai mare parte a energiei folosite pentru încărcare provine direct din porticul auto.

Adăugarea stocării în baterii modifică fluxul. Excesul de energie solară care nu este utilizat imediat este stocat. Mai târziu, când un vehicul este conectat în timpul târziu al după-amiezii sau al serii, bateria se descarcă pentru a susține sesiunea de încărcare. Acest lucru reduce cantitatea de energie extrasă din rețea în orele de vârf, când prețurile sunt mai mari.

Un regulator de încărcare sau un sistem de gestionare a energiei se află în centrul întregului proces. Acesta monitorizează producția solară, consumul clădirii, starea de încărcare a bateriei și cerința de încărcare. Apoi decide, în timp real, de unde trebuie să provină energia. Într-o dimineață însorită, cu un consum scăzut al clădirii, regulatorul direcționează excesul de energie către baterie. Într-o după-amiază noroasă, cu mai multe vehicule în curs de încărcare, acesta combină energia stocată cu cea provenită din rețea, pentru a evita o creștere bruscă a cererii.

De unde provin, de fapt, câștigurile reale de eficiență

Fiecare etapă de conversie pierde o mică parte din energie. Curentul continuu (DC) produs de panourile solare devine curent alternativ (AC) la invertor. AC-ul poate fi apoi transformat din nou în DC în interiorul încărcătorului vehiculului. Fiecare etapă este eficientă în sine, dar pierderile se acumulează. De aceea arhitectura sistemului este esențială.

Sistemele cuplate în curent continuu reduc pierderile de conversie menținând energia solară și stocarea bateriilor pe aceeași magistrală de curent continuu, înainte de inversiune. Această soluție funcționează bine atunci când o mare parte din energia solară este stocată mai întâi și utilizată ulterior. Sistemele cuplate în curent alternativ sunt mai ușor de integrat în instalațiile solare existente, dar implică etape suplimentare de conversie.

Tabelul de mai jos compară configurațiile tipice pentru porticurile de încărcare solară a vehiculelor electrice.

Un exemplu din lumea reală, dintr-un parc de parcare pentru flotă

O companie de logistică din Arizona a instalat un acoperiș solar peste treizeci de locuri de parcare utilizate de vehicule electrice pentru livrări. Planul inițial prevedea o simplă instalație fotovoltaică conectată la rețea, fără stocare energetică. În primele luni, echipa de exploatare a observat că majoritatea vehiculelor se conectau la încărcare după finalizarea rutelor din după-amiază, exact în momentul în care producția de energie solară începea să scadă.

Această neconcordanță însemna că compania continua să cumpere energie electrică scumpă în orele serii, deși dispunea de o instalație solară de mari dimensiuni. Soluția a constat în adăugarea unui acumulator dimensionat pentru a acoperi aproximativ patru ore de încărcare a flotei. După modernizare, acoperișul solar încărca acumulatorul în timpul orelor din mijlocul zilei, iar acesta asigura alimentarea în intervalul seral de încărcare.

Proiectul nu a eliminat consumul de energie din rețea. Locația a continuat să preia energie în săptămânile înnorate și în zilele cu încărcare intensă. Totuși, bateria a redirecționat o cantitate suficientă de sarcină, astfel încât taxa lunară de cerere a scăzut vizibil. Managerul de operațiuni a declarat ulterior că bateria nu era un accesoriu. Era componenta care făcea ca acoperișul solar pentru autoturisme să se potrivească, de fapt, programului flotei.

Ce arată datele despre creșterea încărcării vehiculelor electrice prin panouri solare

Acoperișurile solare pentru parcări reprezintă încă o pondere mică din totalul instalațiilor solare, dar înregistrează o creștere. Conform Laboratorului Național de Energie Regenerabilă, acoperișurile pentru parcări oferă o soluție practică pentru locațiile cu spațiu limitat pe acoperiș și costuri ridicate ale terenurilor. Acestea reduc, de asemenea, efectul insulei termice și oferă parcări umbrite, ceea ce îmbunătățește experiența angajaților și a vizitatorilor.

Adoptarea vehiculelor electrice continuă să crească în America de Nord și Europa. Agenția Internațională pentru Energie a raportat o creștere semnificativă a vânzărilor de vehicule electrice (EV) și a investițiilor în infrastructura de încărcare. Proprietățile comerciale care instalează astăzi stații de încărcare se pregătesc pentru un viitor în care angajații și chiriașii vor considera accesul la încărcare ca pe o facilitate standard.

Această combinație de producție solară și încărcare EV are un sens deosebit în mediile de muncă. Vehiculele stau nemișcate timp de șase până la opt ore în timpul zilei — exact când producția solară atinge maximul. Un acoperiș solar pentru încărcarea vehiculelor electrice aliniază infrastructura cu comportamentul real, nu invers.

Limitări oneste care afectează proiectele reale

Nu fiecare parc de parcare este potrivit pentru un acoperiș solar. Umbrirea provocată de clădiri sau copaci din apropiere poate reduce producția suficient de mult pentru a modifica echilibrul financiar al proiectului. Reglementările locale de amenajare teritorială pot limita înălțimea sau suprafața acoperișului. Pavajul existent poate necesita întărire pentru a susține colțurile structurale și echipamentele de construcție.

Dimensionarea bateriei este o altă problemă frecventă. O baterie prea mică nu va acoperi intervalul de încărcare din seară. O baterie prea mare adaugă costuri fără economii proporționale. Dimensiunea potrivită rezultă din date reale de încărcare și înregistrări de interval ale furnizorului de energie, nu dintr-o formulă simplă.

Întreținerea are, de asemenea, importanță. Panourile necesită curățare, invertorii necesită monitorizare, iar bateriile necesită service periodic. Un sistem fără un plan de service își pierde treptat, dar constant, performanța. Această scădere este ușor de trecut cu vederea până când o comparație a facturilor de la furnizorul de energie o evidențiază.

Cum calitatea structurală afectează întregul sistem

Componentele electrice atrag cea mai mare parte a atenției, dar structura carportului în sine determină durata de viață a sistemului. Ridicarea datorată vântului, încărcarea de zăpadă și dilatarea termică acționează asupra cadrului din oțel. Dacă structura se deplasează sau se corodează, alinierea panourilor suferă și producția scade.

Kinpower furnizează structuri de oțel și sisteme de susținere pentru parcaje solare și infrastructura aferentă. Compania își desfășoară activitatea dintr-o bază de producție situată în Hebei și colaborează cu clienți din domeniul energiei și al construcțiilor pentru cerințele de instalare pe teren. Pentru dezvoltatorii care construiesc parcaje solare pentru încărcarea autovehiculelor electrice (EV), existența unui furnizor de structuri care înțelege condițiile de pe amplasament și traseele de încărcare asigură o siguranță sporită și o coordonare mai ușoară a proiectului.