Practicum Green Engineering PV systeem assemblage

Transcriptie

1 Practicum Green Engineering PV systeem assemblage Thema Opbouwen, configureren en testen van een compleet PV-systeem, on- en off grid (gekoppeld aan het stroomnet en stand-alone). Je bent Junior Sales Engineer. Met dit practicum ga je leren een complete PV installatie te bouwen, configureren en testen. Jij kunt later als junior sales engineer een klant adviseren bij aanschaf, plaatsing, gebruik en onderhoud van een PV systeem. Je leert hierbij de juiste gereedschappen en procedures te volgen. werken aan competenties De volgende rubrieken* komen aan de orde: Technische vaardigheden Kwaliteit en zorgvuldigheid Communicatie Plannen en organiseren Verantwoordelijkheid Transfer vaardigheid Taak Volgens richtlijnen een PV- installatie opbouwen, configureren en testen. resultaat Volledig uitgevoerde installatie: Volledige uitgevoerde configuratie; Opsomming van gebruikte gereedschappen; Werkplanning voor test plaatsing; Werkplanning voor plaatsing bij klant; Veilig werken Schoon opgeleverde werkplek; Gereedschappen juist opgeborgen; Meetrapport Kostprijsberekening Oplevering Jij bepaalt, eventueel met je collega en begeleider, wanneer je deze taak gaat vervullen. Met de praktijkbegeleider spreek je het plan van aanpak eerst door. Startdatum: Einddatum: *) Rubrieken: 1. Vakinhoudelijke kennis en vaardigheden; 2. Technische vaardigheden; 3. Exact; 4. Kwaliteit en zorgvuldigheid; 5. Communicatie; 6. Sociale vaardigheid; 7. Initiatief nemen; 8. Plannen en organiseren; 9. Ondernemerschap; 10. Verantwoordelijkheid; 11. Zelfstandigheid; 12. Transfer vaardigheid 1

2 In je portfolio komen de volgende, door de praktijkbegeleider geaccordeerde producten: Portfolio Uitgebreid meetrapport van het werkende PV systeem: o Let daarbij op testen van de afzonderlijke componenten Kostprijsberekening Werkplanning voor plaatsing van het PV systeem bij klant; Foto verslag van het practicum en testopstelling van plaatsing; Beoordeling van dit practicum voorzien van je eigen leerpunten en ontvangen tips en tops. 2

3 1 De componenten herkennen. Het PV paneel. De acculader. De accu. De gebruikersomvormer. De net-omvormer. De vermogensmeter. De kabels De kostprijsberekening Voorbereiding Figuur 1 Het SWEA PV-systeem In Figuur 1 is een compleet SWEA PV-systeem te zien. Opdracht 1 Benoem de afzonderlijke onderdelen in Figuur 1: Nummer Naam Tabel 1 De componenten van het PV-systeem 3

4 1.Het PV-paneel Figuur 2 Het PV-paneel Het PV-paneel zet de zonne-energie om in elektrisch vermogen. Het PV-paneel levert gelijkspanning (DC). 2.De acculader Figuur 3 De acculader De acculader is de verbinding tussen het PV-paneel en de accu s. De acculader regelt het laden van de accu s. Hij monitort de laadstatus van de accu s en beschermt de accu s tegen overladen. Wanneer de accu s vol zijn geeft de acculader een visueel signaal (led indicatie). 4

5 3.De accu Figuur 4 De accu De accu s slaan de energie op die het PV-paneel levert. Er wordt gebruik gemaakt van 12Volt accu s. Deze worden in serie geschakeld. De accu is vol als deze een spanning heeft van 13,8Volt. De serie geschakelde accu s hebben dan samen een spanning van 27,6Volt. 4.De gebruikersomvormer Figuur 5 De gebruikersomvormer De omvormer vormt het gelijkspanningssignaal (DC) om naar wisselspanning (AC). De net-omvormer: 5

6 Figuur 6 De netomvormer De net-omvormer is een programmeerbare regelaar die de belasting regelt voor het PVsysteem. Deze regelaar moet door de installateur geprogrammeerd worden. De net-omvormer zet de gelijkspanning (DC = direct current) om naar wisselspanning (AC = alternating current). De wisselspanning wordt getransformeerd naar 230 Volt met 50Hz. De net-omvormer zorgt dat het opgewekte vermogen kan worden teruggeleverd aan het net. De net-omvormer wordt zo ingesteld dat het PV-systeem pas belast wordt als de accu s vol zijn. De afstelling is afgestemd op het PV-systeem het maximale vermogen kan leveren aan het net. De vermogensmeter. Figuur 7 De vermogensmeter De vermogensmeter wordt gebruikt om te kunnen zien hoeveel vermogen een apparaat levert of verbruikt als het aan het stroomnet is gekoppeld. De meter meet stroom, spanning, vermogen en accumuleert het vermogen. Tevens is het mogelijk een kwh prijs in te voeren. De vermogensmeter plaatsen we tussen het stroomnet en de net-omvormer, zodat we kunnen zien hoeveel vermogen het PV-systeem aan het net levert. Opdracht 2: Zoek de specificaties (productlabels, datasheets) op van alle componenten van het SWEA PV-systeem en maak hiervan een kopie (foto) voor in je rapport.. Zoek ook op wat de gevaarsetiketten op de accu betekenen. Opdracht 3: Maak een schematische tekening van het SWEA PV-systeem met hierin: - alle componenten en hun verbindingen -geef duidelijk de polariteit aan van de DC verbindingen.(dit kun je doen door de kleuren rood en zwart te gebruiken). - de positie van de onderdelen op het montagebord. Tip: positioneer de componenten zo dat de kabels niet onnodig lang hoeven te worden gekozen. - de posities van de kabels en de kabelhouders Laat het schema controleren door de begeleider voordat je gaat bouwen. NB.:Bij installatie aan de windmolenmast worden de panelen boven in de mast geplaatst. Het montagebord en de accu s krijgen een andere plaats. De lengte van de betreffende kabels kun je pas later bepalen. Zorg dat je deze kabels later makkelijk kunt aansluiten. 6

7 De kabels: De kabels voeren de stroom van component naar component. Bij gelijkspanning (DC) is het verstandig om rood/zwarte kabel te gebruiken. Rood voor plus, zwart voor min. Dit om verwisseling van de polariteit in de aansluitingen te voorkomen. Bij wisselspanning (AC) is er geen polariteit. Wel zijn er afspraken over de kabelkleuren. Bruin is de fase, gecodeerd als L(live). Blauw is de neutraal, gecodeerd als N(neutraal). Geelgroen is de aarddraad. Afhankelijk van de stroom die er loopt kiezen we de kabel met de passende oppervlakte van de dwarsdoorsnede (aderdoorsnede). De aderdoorsnede van de kabel drukken we uit in mm 2. De richtlijn is dat de stroomdichtheid lager dient te zijn dan 6 Ampere/mm 2. Dat betekent dat door een kabel van 1mm 2 maximaal 6 A (Ampere) mag stromen. Dit is reeds aan bod gekomen bij het practicum windturbine assemblage tijdens de themaperiode Wind-energie. Opdracht 4: Vul onderstaande tabel in. In de eerste kolom benoem je de aansluiting(bijvoorbeeld tussen PV-paneel en acculader, of tussen accu en net-omvormer) In de tweede kolom schrijf je het stroombereik op van de stroom die door de kabel kan lopen. (bijvoorbeeld: 0-10A DC). Benoem ook of het een DC of een AC signaal is. In de derde kolom schrijf je het spanningsbereik op van de spanning die op deze verbinding kan staan. (bijvoorbeeld: 0-40V DC). Benoem ook of het DC of een AC signaal is. In de vierde kolom schrijf je door jou bepaalde minimale kabeldikte op. Gebruik de richtlijn: 6A/mm 2 maximaal. Draaddiktes waaruit je kunt kiezen zijn bijvoorbeeld: 0,5 0,75 1,0 1,5 2,5-4,0 mm 2. Aansluiting: Stroombereik [A] (AC of DC) Spanningsbereik [V] (AC of DC) Kabeldikte [mm 2 ] Tabel 2 De aansluitingen tussen de componenten 7

8 Opdracht 5: Maak een kostprijsberekening voor het complete PV-systeem. Tijdens het project windenergie hebben jullie ook een kostprijs berekening voor het windturbine-systeem gemaakt. Deze kostprijs berekening heb je later nodig als je het systeem aan een klant gaat verkopen. 8

9 Uitvoering 2 Het samenbouwen van de componenten Benodigdheden De kabels In het voorbereidingsdeel van dit practicum heb je alle onderdelen van het PV-systeem benoemd en hun specificaties verzameld. Ook heb je bepaald welke de kabels je gaat gebruiken voor de verschillende aansluitingen. Opdracht 1. Bouw aan de hand van je bouwtekening die jij hebt gemaakt in de voorbereiding het PVsysteem samen op het montagebord. Figuur 8 De componenten gemonteerd op het montagebord Benodigdheden: SWEA PV set: -PV-panelen, 2 stuks -Acculader -Accu, 2 stuks -Gebruikersomvormer -Net-omvormer Overige benodigdheden: -Kabel voor DC, tweeaderig, zwart en rood gecodeerd* -Kabel voor AC, drieaderig, bruin, blauw en geel-groen* -Kabelbinders -Kabelhouders -Houten panel (montagebord) -Schroeven 9

10 -A&P stekkers *De kabels Alle gestripte kabeleinden dienen te worden voorzien van kabelhulzen. De lengte van de benodigde kabels is afhankelijk van je montageplan (waar komen de componenten op het bord). Werk overzichtelijk door de kabels geordend op het montagebord te monteren. Gebruik hiervoor de kunststof kabelhouders. Deze kunnen op het montagebord worden geplakt. 10

11 3 De opbouw van de PV-panelen De opbouw van het frame Serieschakeling van de panelen De koppelkast Uitvoering Opbouwen van PV-panelen De PV-panelen worden geplaatst in een speciaal hiervoor gemaakt frame. Dit frame kan met de bijhorende beugels aan onze windmolenmast worden bevestigd. Opdracht 1. Bouw het PV-panelenframe op. Neem het opgebouwde frame als voorbeeld. Monteer de PV-panelen op het frame. Er zijn al gaten geboord in het frame van de PVpanelen. Figuur 9 Het frame voor de zonnepanelen In Figuur 9 is goed te zien hoe de onderdelen van het frame gemonteerd dienen te worden. Serie-schakeling van de PV-panelen. De panelen worden in serie geschakeld. Hiertoe monteren we een koppelkast aan het frame van de panelen. De originele stekkers knippen we van het zonnepaneel. De panelen verbinden we door middel van een kroonsteen. Opdracht 2. Maak een schets van de serieschakeling van de twee PV-panelen. Laat deze schets controleren door je begeleider. De koppelkast Bepaal een geschikte plaats voor de koppelkast. De koppelkast is spatwaterdicht maar het is beter om deze niet in de stromende regen te plaatsen. 11

12 Ook moet deze opengemaakt kunnen worden, als deze, in een later stadium, wordt geïnstalleerd aan de windmolenmast. Figuur 10 De verbindingen in de koppelkast Voor de uiteindelijke plaatsing van het systeem dient de juiste kabellengte en dikte te worden bepaald. De juiste lengte kan bepaald worden zodra bekend is waar het systeem geplaatst gaat worden. Figuur 11 De PV-panelen gemonteerd aan de windturbinemast 12

13 4 Uitvoering Het programmeren van de net-omvormer V-start De steilheid van de belastingscurve dv/di Programmeren van V-start en dv/di Figuur 12 De netomvormer met RS-232 kabel De net-omvormer is een programmeerbare regelaar die de belasting het PV paneel regelt afhankelijk van de spanning over de accu s. De net-omvormer stellen we in door de waarden van V-start en de steilheid van de belastingscurve dv/di te programmeren. V-start: V-start (startspanning) is het voltage waar vanaf het PV systeem belast gaat worden door de net-omvormer. De spanning wordt hoger naarmate de accu s voller raken. De accu s zijn vol bij een spanning van V vol =28,8 Volt. Bij deze spanning wordt het volledige vermogen van het PV systeem via de net-omvormer aan het net geleverd. Zonder net-omvormer zou de energie die het PV systeem blijft leveren zolang de zon schijnt, verloren gaan. De startspanning van de belasting voor de net-omvormer kiezen we op 24,9V. Als de panelen geen vermogen meer leveren (bijvoorbeeld s nachts) dan levert de net-omvormer net zo lang vermogen aan het net tot de accuspanning 24,9 Volt is. Opdracht 1: Als V-start op 20 Volt wordt ingesteld want is dan hiervan het resultaat? 13

14 De steilheid van de belastingscurve. De steilheid van de belastingscurve geven we aan met ΔV/ΔI. Soms wordt dit geschreven als dv/di. Je spreekt het uit als delta V en delta I. Het geeft de toename van de stroom weer bij een toename van de spanning. Het maximale vermogen dat deze PV-panelen kunnen afgeven is 90W. Bereken de steilheid van de belastingcurves van de net-omvormer met behulp van onderstaande informatie. Net-omvormer. P max = 90W V vol = 28,8V I max = P max / V vol I max (A) Tabel 3 Steilheid van de belastingscurve = ΔV/ΔI ΔV = V vol - V start (V) ΔI = I max (A) V start = 24,9V Steilheid van de belastingscurve = ΔV/ΔI (V/A) Tabel 4 Figuur 13 Omvormer karakteristiek 14

15 Programmeren van de net-omvormer Benodigdheden: -RS-232 poort (seriële poort) op je laptop. -USB naar RS-232 adapter indien er geen RS-232 poort op je laptop zit. De begeleider heeft deze adapter. -12V DC voeding voor de net-omvormer (alleen nodig bij het programmeren). De begeleider heeft deze voeding. -Interfacekabel voor de verbinding tussen net-omvormer en de laptop zit standaard aan de net-omvormer. -Software voor het programmeren van de net-omvormer. Deze software heet SWEA-SIT en is te downloaden van de website van SWEA. ( -De handleiding GTI250W toolbox manual. De begeleider heeft deze handleiding. Opdracht 2: Volg de handleiding en schrijf de waarden voor dv/di en V-start naar de net-omvormer. De ingevoerde data wordt naar de net-omvormer geschreven door op de knop Write te klikken. 15

16 5 Uitvoering Testen van PV-installatie De spanning uit de PV-panelen De spanning uit de acculader Het geleverde vermogen van de PV-panelen Het meetrapport De spanning uit de PV-panelen. Uit de PV-panelen komt gelijkspanning (V=) Het bereik is 0-22Volt. Meet de spanning over de twee aansluitingen. Zorg dat er voldoende licht op je paneel valt en meet de spanning. De hoogte van de spanning is niet belangrijk, belangrijkste is dat je ziet dat de panelen gelijkspanning leveren. Hoogst gemeten spanning V= Tabel 5 De spanning uit de acculader. Sluit de PV-panelen aan op de acculader en meet de gelijkspanning (V=) die uit de acculadder komt. Zorg dat er voldoende licht op je paneel valt en meet de spanning. De hoogte van de spanning is niet belangrijk, belangrijkste is dat je ziet dat de panelen gelijkspanning leveren. Hoogst gemeten spanning V= Tabel 6 Het geleverde vermogen van de PV-panelen. De net-omvormer is via de vermogensmeter aan het stroomnet gekoppeld. Om te zien of de PV-panelen daadwerkelijk vermogen leveren dient het systeem een spanning te leveren die hoger is dan de ingestelde Vstart spanning van de net-omvormer. Het is mogelijk dat de accu s nog niet vol genoeg zijn of dat er onvoldoende licht is op dit moment. Om het systeem toch te kunnen testen maken we gebruik van een voedingsbron die we aan de net-omvormer koppelen. Opdracht 1: Koppel de DC- voedingsbron aan de ingang van de net-omvormer. Stel de voedingsbron in op de aangegeven spanning. Noteer het aan het stroomnet geleverde vermogen dat je afleest van de vermogensmeter. Vergelijk het vermogen dat je hebt gemeten met de theoretische waarde die je van de netomvormers kent. Ingaande spanning voor de net-omvormer (V=) Geleverde vermogen aan het stroomnet (W) 30 Tabel 7 Vermogensafgifte test van de net-omvormer 16

17 Het meetrapport Bij het leveren van de PV-installatie aan de klant hoort een testrapport van de geleverde installatie. Een gelijk rapport is ook bij de windturbine-installatie gemaakt. In het meetrapport staan: Een foto van de opstelling De onderdelen met hun specificaties De test 1. Een overzicht met controle van de aansluitingen 2. Instelling van de net-omvormer 3. De net-omvormertest Eenvoudige controlepunten voor de klant indien het systeem niet werkt. Contactgegevens voor de klant in geval van vragen. Opdracht 2:. Maak een meetrapport van dit PV-systeem practicum. 17

18 6 Conclusies Het SWEA PV-systeem Afsluiting Het PV-systeem. Dit SWEA PV-systeem is een combinatie van een off-grid en on-grid systeem. De panelen leveren maximaal 90W vermogen. De panelen zijn via een acculader gekoppeld aan de accu s. Het systeem heeft een opslagmogelijkheid in de vorm van twee 12V accu s. De accu s zijn seriegeschakeld. Het systeem kan ook energie aan het net leveren via een netomvormer welke aan het net is gekoppeld. Als de accu s vol zijn, bij een spanning van 28,8Volt, levert het systeem het volledige vermogen van de PV-panelen, via de netomvormer aan het net. De inverter blijft vermogen leveren aan het net tot de accuspanning gedaald is tot 24,9V. Het systeem heeft een eigen verbruikersomvormer. Deze levert maximaal 500W. Hij heeft twee uitgangen, een USB -stekker en een 230V stopcontact. 18

19 Beoordeling Assemblage PV-systeem Rubrieken *) : Feedback: Resultaat: Niet oke OKE Datum: *) Rubrieken: 1. Vakinhoudelijke kennis en vaardigheden; 2. Technische vaardigheden; 3. Exact; 4. Kwaliteit en zorgvuldigheid; 5. Communicatie; 6. Sociale vaardigheid; 7. Initiatief nemen; 8. Plannen en organiseren; 9. Ondernemerschap; 10. Verantwoordelijkheid; 11. Zelfstandigheid; 12. Transfer vaardigheid 19