Einsatz eines robusten Solar-Plus-Speicher-Systems für ein abgelegenes Bergdomizil in Colorado, USA

Im Frühjahr 2023 wurde ein Hochleistungs-Solar-Plus-Speicher-System erfolgreich für ein privates Wohnhaus in den Rocky Mountains in der Nähe von Aspen, Colorado, in Betrieb genommen. Angesichts der Herausforderungen eines vollständigen Off-Grid-Lebensstils, rauer Winterbedingungen und kritischer Notstrombedürfnisse nutzte das Projekt die fortschrittlichen Fähigkeiten der Hybrid-Wechselrichter der SP-Serie. Diese Fallstudie beschreibt, wie die hohe Effizienz, die mehreren MPPT-Tracker und die umfassenden Schutzfunktionen des Systems eine zuverlässige und unabhängige Stromversorgung für den Hausbesitzer gewährleisteten.

• Standort:Ein abgelegenes Wohnanwesen in den Rocky Mountains, außerhalb von Aspen, Colorado, USA.
• Zeitachse:
  • Standortuntersuchung & Systemdesign: April 2023
  • Installation & Inbetriebnahme der Geräte: Mai 2023
• Schlüsselpersonal:
  • Projektleiter:Herr James Kohler
  • Leitender Installationstechniker:Frau Elena Petrova
  • Hausbesitzer:Die Familie Carter

Das Wohnhaus der Carters war vollständig netzunabhängig und verließ sich auf einen alternden Generator als primäre Notstromversorgung. Auf der Suche nach einer nachhaltigen, leisen und zuverlässigeren Lösung zur Bewältigung ihrer wesentlichen Lasten – einschließlich Heizung, Wasserpumpen und Kühlung – entschieden sie sich für ein modernes Solar-Batterie-System. Die große Höhe, erhebliche Schneefälle und große Temperaturschwankungen stellten eine anspruchsvolle Umgebung für die Geräte dar.

• Energieunabhängigkeit:Erreichen der vollständigen Energieautarkie ohne Anschluss an das öffentliche Stromnetz.
• Raues Klima:Das System benötigte Komponenten, die in großer Höhe (über 1.800 Meter) und in einem weiten Betriebstemperaturbereich zuverlässig arbeiten konnten.
• Unzuverlässiges Netz (Generatorersatz):Abhängigkeit von einem lauten und kostspieligen fossilen Brennstoffgenerator beseitigen.
• Komplexes Dachlayout:Das Anwesen verfügte über mehrere Dachflächen mit unterschiedlichen Ausrichtungen und potenzieller Teilverschattung durch umliegende Kiefern.
• Zuverlässigkeit kritischer Lasten:Gewährleistung einer nahtlosen Notstromversorgung zur Aufrechterhaltung wesentlicher Haushaltsfunktionen während längerer Perioden geringer Sonneneinstrahlung.

Nach einer gründlichen Bewertung wählte das Entwicklungsteam die Hybrid-Wechselrichter der SP-Serie, insbesondere einen SP7K6L-UL und einen SP10KL-UL, konfiguriert für den Parallelbetrieb. Diese Kombination bot die erforderliche Leistungskapazität und Redundanz.

Wichtige Produktmerkmale, die verwendet wurden:

• Hoher Wirkungsgrad:Der maximale PV-zu-AC-Wirkungsgrad der Wechselrichter von 98,0 % war entscheidend für die Maximierung der Energiegewinnung aus der begrenzten verfügbaren Dachfläche.
• Mehrere MPPT-Tracker:Jeder Wechselrichter verfügt über drei unabhängige Maximum Power Point Tracker (MPPTs) mit einem Betriebsspannungsbereich von 70 V-540 V. Dies ermöglichte eine optimale Konfiguration der PV-Anlagen über verschiedene Dachsegmente hinweg und minderte Energieverluste durch Verschattung.
• Batteriekompatibilität:Das System wurde mit einem neuen 48-V-Nominal-Lithium-Ionen-Batteriepack integriert, das von dem breiten Batteriespannungsbereich (40 V-64 V) der Wechselrichter vollständig unterstützt wird.
• Robuste Umweltspezifikationen:Die NEMA-3R-Gehäuseklassifizierung der Wechselrichter bot Schutz vor Feuchtigkeit und Schneefall. Ihr Betriebstemperaturbereich (-25 °C bis 60 °C) war gut für die kalten Winter und die variablen Bedingungen geeignet.
• Nahtlose Notstromversorgung:Die Umschaltzeit von unter 10 ms garantierte, dass kritische Lasten während einer Umschaltung auf Batteriestrom keine Unterbrechung erfahren.
• Umfassender Schutz:Integrierte Sicherheitsmerkmale wie Anti-Islanding-Schutz, DC-Verpolungsschutz, Lichtbogenfehler-Schutzschaltung (AFCI) und Überspannungsableiter waren für die langfristige Haltbarkeit und Sicherheit des Systems unerlässlich.

Systemkonfiguration:

• PV-Anlage:Eine 14-kW-Anlage, bestehend aus hocheffizienten monokristallinen Modulen, strategisch in sechs Strings aufgeteilt.
• Energiespeicher:Ein 25-kWh-Lithium-Ionen-Batteriepack.
• Wechselrichter:Zwei Einheiten (SP7K6L-UL & SP10KL-UL) parallel, die eine kombinierte Notstromleistung von 17,6 kW liefern.
• Überwachung:Die Systemleistung wird über das integrierte drahtlose Kommunikationsmodul und eine zugehörige mobile Anwendung verfolgt.

Die Installation erfolgte in einem schrittweisen Ansatz:

1. Vorbereitung des Standorts:Die Wechselrichter wurden in einem gut belüfteten Hauswirtschaftsraum an der Wand montiert. Die NEMA-3R-Klassifizierung sorgte für Sicherheit in Bezug auf die Umwelteinflüsse in dem Raum.
2. Installation:PV-Strings wurden mit den Klemmenblöcken verbunden, wobei sorgfältig darauf geachtet wurde, sie auf die verfügbaren MPPTs zu verteilen, um die Leistung zu optimieren.
3. Inbetriebnahme:Das System wurde aktiviert und strengen Tests unterzogen. Die Leistung wurde unter verschiedenen Lastbedingungen validiert, und die kritische Umschaltung auf Notstromversorgung in weniger als 10 ms wurde erfolgreich demonstriert.

Das System ist seit Mai 2023 in Betrieb und hat die Leistungserwartungen übertroffen.

• Energieautarkie:Das System versorgt das Wohnhaus vollständig mit Strom und macht den Notstromgenerator bis auf extreme Notfallszenarien überflüssig.
• Betriebszuverlässigkeit:Während eines heftigen Schneesturms im Dezember 2023, der drei Tage dauerte, hielt das Batteriepack, das vom PV-System geladen wurde, alle kritischen Lasten ohne Unterbrechung aufrecht. Das Lüfterkühlsystem des Wechselrichters bewältigte die Wärmeableitung effektiv, selbst bei maximaler Leistung.
• Optimierte Energiegewinnung:Daten der Überwachungsplattform bestätigen, dass das Mehrfach-MPPT-Design Leistungsverluste durch Teilverschattung erfolgreich minimiert und etwa 15 % mehr Energie erfasst als ein Einzel-Wechselrichter-Setup.
• Zufriedenheit der Benutzer:Die Hausbesitzer berichten von deutlich reduziertem Lärm (vom ausgemusterten Generator) und schätzen die intuitive Fernüberwachungsfunktion.

Dieses Projekt demonstriert erfolgreich die Wirksamkeit der Hybrid-Wechselrichter der SP-Serie in anspruchsvollen netzunabhängigen Wohnanwendungen. Die wichtigsten Produkteigenschaften – hoher Wirkungsgrad, flexible MPPT-Konfiguration, robuster Umweltschutz und nahtloser Notstromübergang – waren direkt dafür verantwortlich, die wichtigsten Herausforderungen des Projekts zu meistern. Der erfolgreiche Einsatz in der rauen Bergwelt von Colorado ist ein Beweis für die Zuverlässigkeit des Produkts und macht es zu einer ausgezeichneten Wahl für energieunabhängige Häuser in ähnlichen anspruchsvollen Klimazonen.