EWC HYBRID INVERTER
DESCRIZIONE GENERALE I Inverter è un sistema per pompaggio acqua con alimentazione da pannello fotovoltaico o alimentazione ibrida (fotovoltaico e rete contemporaneamente). L'applicazione riguarda impianti di sollevamento acqua da pozzo, accumulo acqua su bacini artificiali o contenitori, dove sia assente la rete elettrica o/e in alternativa a sistemi a generatori a motore. E' possibile alimentare il sistema in maniera ibrida, cioè da rete e fotovoltaico in contemporanea, integrando con l'energia di rete momentanee mancanze energetiche sul fotovoltaico per motivi meteo oppure in orari notturni. In questa modalità l'impianto non può in nessuna maniera immettere energia in rete. Inverter può alimentare motori asincroni trifase a 400Vac (230Vac su richiesta). In funzione del tipo di motore cambiano le caratteristiche del generatore fotovoltaico abbinato. L'IMPIANTO La figura che segue illustra lo schema di principio e di base dell'applicazione. Il sistema può utilizzare sia l'energia dalla rete (trifase alternata) che l'energia fotovoltaica (in corrente continua), o le due contemporaneamente. Impostando opportunamente l'alimentazione fotovoltaica otterremo che il sistema automaticamente e proporzionalmente utilizzerà l'energia fotovoltaica disponibile, compensando la rimanente con l'energia proveniente dalla rete (o da un generatore). Nella versione con sola alimentazione da fotovoltaico, raggiunto un punto minimo di energia disponibile, la pompa smetterà di funzionare spegnendosi, per riattivarsi automaticamente al sorgere del sole. IL GENERATORE FOTOVOLTAICO Il dimensionamento della potenza del campo fotovoltaico deve necessariamente considerare i seguenti fattori: la media dell'esposizione solare del luogo in cui è posto l'impianto, il lavoro da eseguire (metri cubi acqua) e il tempo necessario per eseguirlo (in base alle capacità della parte idraulica). Ricordiamo che il sole, a differenza della rete elettrica, è una fonte certa ma imprevedibile quindi, maggiore sarà la potenza di picco installata e, a parità di condizioni d'irraggiamento, si otterrà maggiore lavoro in termini di ore. Un dimensionamento di base parte dall'installazione di una potenza di picco (Wp) pari a 1,5 volte la potenza nominale del motore. Questo garantirà un funzionamento ottimale in condizioni atmosferiche tali da avere la miglior resa da parte del pannello fotovoltaico. Nella figura sottostante è rappresentata una tipica curva d'intensità solare/potenza disponibile al procedere delle ore durante il giorno. Website: www.ewcgroup.it - Mobile: +39 392 678 5050 / Tel.&Fax: +39 030 2692486. 2
Utilizzando il grafico come esempio, considerando 100% = 1kw picco e il motore un 0,75kw assorbiti, avremo un funzionamento garantito teorico pari a 8 ore. Ogni applicazione quindi dovrà essere dimensionata in funzione dei mq3/ore di acqua desiderati al giorno, alla posizione nel globo terrestre dell'impianto, l'inclinazione, la temperatura media ambientale, la resa del pannello e dei componenti utilizzati (prevalenza e rendimento pompa, rendimento sistema, perdite sui collegamenti). Nella figura sopra è stilizzata una caratteristica potenza/velocità di una pompa in funzione dell'esposizione solare tipica di un pannello fotovoltaico. Per fare lavorare correttamente la pompa, la curva caratteristica della stessa deve idealmente operare entro il limite MPPT del campo fotovoltaico, con un margine operativo in termini di tensione e corrente disponibili. Al calare della potenza, la tensione del pannello non calerà, permettendo al motore di raggiungere comunque velocità nominali, ma con sempre minor disponibilità di potenza. Se il sistema è stato predisposto per far lavorare la pompa alle massime prestazioni, una volta che il generatore non ha più la potenza necessaria equivalente alla potenza nominale della pompa, smetterà di funzionare. Un classico sistema MPPT non è utile in questa operatività, mentre una variazione della velocità, e quindi della potenza assorbita dal sistema, in funzione della potenza disponibile sul campo fotovoltaico misurata direttamente con un solarimetro, darà la certezza di utilizzare appieno la risorsa fotovoltaica. Website: www.ewcgroup.it - Mobile: +39 392 678 5050 / Tel.&Fax: +39 030 2692486. 3
CARATTERISTICHE TECNICHE GENERALI Dati tecnici Inverter: Quadro elettrico in resina con grado di protezione IP54 Alimentazione: 540-800Vdc da fotovoltaico - 400Vac 50/60Hz da rete, anche in simultanea * Gestione solarimetro esterno Soglia di potenza minima per abilitazione pompa Velocità automatica del motore in funzione della disponibilità di energia sul PV Gestione sensore di pressione esterno per controllo a pressione costante Modalità automatico o manuale (regolazione manuale della velocità o esclusione del PID) Gestione sensore capacitivo presenza acqua con segnalazione esterna Gestione allarme pompa asciutta (funzione sw) Induttanza serie motore per cavi in uscita superiori a 50mt Ingressi stringhe protetti da fusibile su entrambi i poli e scaricatore di sovratensione Sistema di sicurezza a diodi contro l'inversione delle polarità stringa Interruttore di potenza DC Temperatura ambiente d'impiego massima: 40 C * E' possibile, dimensionando correttamente il campo fotovoltaico, alimentare simultaneamente da rete (o generatore) e da fotovoltaico il sistema, per integrare o sopperire dinamicamente a temporanei cali di energia. Il sistema non ha usura e permette di estrarre tutta l'energia disponibile dal generatore fotovoltaico in qualsiasi momento. Dati tecnici motore sommerso 4OL (tutte le taglie): Flangiatura NEMA 4" costruzione in AISI304/304L (parti a contatto con l'acqua), raffreddamento e lubrificazione interna ad olio 2 metri di cavo incluso Grado d'isolamento F Grado di protezione: IP68 Velocità minima di flusso di raffreddamento: 0.3m/35 C Massimo 20 avviamenti all'ora Massima profondità di esercizio: 250metri Adatto a uso inverter 30/50Hz Dati tecnici motore sommerso 6GF (tutte le taglie): Flangiatura NEMA 6" costruzione in AISI304/ghisa trattata in cataforesi (parti a contatto con l'acqua), raffreddamento e lubrificazione interna con acqua e glicole 2 metri di cavo incluso Grado d'isolamento F Grado di protezione: IP68 Velocità minima di flusso di raffreddamento: 0.3m/35 C Massimo 25 avviamenti all'ora Massima profondità di esercizio: 300metri Adatto a uso inverter 30/50Hz Website: www.ewcgroup.it - Mobile: +39 392 678 5050 / Tel.&Fax: +39 030 2692486. 4
TABELLA TAGLIE E ABBINAMENTO MOTORI 400Vac Codice Dimensioni quadro (mm) Corrente inverter nominale in uscita (A) Potenza nominale P2 motore (kw) Corrente nominale del motore (A) Velocità nominale del motore (rpm) Sezione del cavo motore (mmq) Lunghezza motore e diametro (mm/ ) Peso totale kit (kg) 30 40 55 75 92 110 150 185 185 220 220 300 300 370 370 450 550 750 750 900 900 1100 W570*H730 D270 W570*H730 D270 W570*H730 D270 W800*H1200 D400 W800*H1200 D400 W800*H1200 D400 W800*H1400 D400 W800*H2200 D800 W800*H2200 D800 W800*H2200 D800 W800*H2200 D800 W800*H2200 D800 10,5 3 6,62 2870 4x2,5 570/6 17,5 + 40 10,5 4 8,4 2870 4x4 570/6 20,8 + 40 12,5 5,5 11,6 2860 4x4 570/6 24,1 + 40 16,5 7,5 16,0 2850 4x4 600/6 45,2 + 43 27 9,2 19,3 2850 4x4 640/6 48,6 + 47 27 11 22,8 2840 4x4 680/6 53 + 51 41 15 30,7 2850 4x4 730/6 59 + 54 41 18,5 37,5 2840 4x4 825/6 67 + 66 41 18,5 36,6 2870 4x4 846/8 67 + 111 57 22 44,5 2850 4x6 910/6 70,6 + 75 57 22 44,5 2870 4x6 896/8 70,6 + 119 60 30 61,4 ** 2850 4x8 1070/6 86,8 + 95 60 30 58,6 2910 4x8 996/8 86,8 + 135 80 37 75,8 2850 4x8 1250/6 98,8 + 115 80 37 71,5 2920 4x8 1116/8 98,8 + 155 88 45 85,9 2900 4x10 1196/8 98,8 + 170 120 55 106 2900 4x10 1296/8 98,8 + 191 180 75 143 2910 4x15 1546/8 98,8 + 229 180 75 147 2910 4x15 1320/10 98,8 + 215 180 92 178 2890 4x15 1646/8 98,8 + 258 180 92 174 2900 4x15 1410/10 98,8 + 325 215 110 210 2870 4x20 1530/10 98,8 + 370 1320 W1600*H2200 D800 300 132 258 2910 4x20 1660/10 98,8 + 415 ** L'effettiva richiesta di corrente del motore è data in ultima analisi dall'idraulica abbinata, la quale spesso può richiedere una potenza inferiore alla nominale del motore. É facoltà del cliente scegliere l'inverter di taglia superiore. Il quadro elettrico è fornito in resina fino alla taglia 036 compresa. La taglia 049 è fornita in lamiera verniciata. Tutti i quadri sono dotati di staffe di fissaggio esterno e prese d'aria in IP54. Website: www.ewcgroup.it - Mobile: +39 392 678 5050 / Tel.&Fax: +39 030 2692486. 5
DESCRIZIONE QUADRO ELETTRICO DI COMANDO VISTA ESTERNA La foto sopra indicata è a titolo di esempio per facilitare la spiegazione delle funzioni esistenti e fisicamente si riferisce alla taglia 5-9. Le taglie superiori potranno presentare minime differenze nel posizionamento degli elementi, che saranno comunque riconoscibili. Item POWER SWITCH Run Stop Switch Man Auto switch Speed Ext. Sensor Descrizione Permette l'alimentazione del quadro comando pompa. ATTENZIONE: il sezionamento viene eseguito sulla sola alimentazione fotovoltaica. Se presente una alimentazione ibrida fare riferimento agli organi di protezione e interruzione esterni al quadro. OFF = spento ON = quadro acceso. Se il quadro è alimentato (POWER SWITCH = ON) consente la marcia del motore. MAN = abilita la regolazione manuale della velocità indipendentemente dal sensore fotovoltaico. Se presente la funzione PID (e il relativo sensore) permette la regolazione manuale della velocità del motore. AUTO = abilita la regolazione automatica della velocità, in funzione della potenza disponibile sul generatore fotovoltaico, registrata dal solarimetro esterno. Se presente la funzione PID (e il relativo sensore) permette la regolazione automatica della velocità del motore in funzione della pressione richiesta. Regolazione manuale della velocità. Utile nelle fasi di avviamento e manutenzione dell'impianto. La velocità minima impostabile è pari a 2000 rpm circa minima, la massima corrisponde alla massima velocità del motore. La spia luminosa indica se il sensore avverte presenza d'acqua. Se la spia è spenta l'inverter non è abilitato alla marcia. ACCESO = presenza acqua = Pompa abilitata Website: www.ewcgroup.it - Mobile: +39 392 678 5050 / Tel.&Fax: +39 030 2692486. 6
DESCRIZIONE QUADRO ELETTRICO DI COMANDO. ESEMPIO TAGLIA 5, 7, 9 PV Item Descrizione Unità di potenza Interruttore DC Protezione sovratensioni Gestione sensore Ingresso rete Unità di potenza, inverter Interruttore di potenza lato fotovoltaico Protezione alle sovratensioni che possono innescarsi sul generatore fotovoltaico Circuito di gestione e alimentazione sensore capacitivo esterno. Luce accesa rossa indica che il sensore è attivo Ingresso, direttamente nella power unit, della eventuale alimentazione da rete 400Vac 50/60Hz. ATTENZIONE: l'alimentazione da rete va sezionata e protetta (fusibili) esternamente al quadro. Fusibili di stringa Fusibili di protezione stringhe fotovoltaiche. Modello consentito 1000Vdc 10A 10*38 Morsetti segnale Uscita motore Ingresso stringhe PV Morsettiera di uscita per segnali sensore fotovoltaico, sensore di pressione, sensore presenza acqua Collegamento uscita motore, direttamente sulla induttanza Collegamento ingresso stringhe dal generatore fotovoltaico, 820Vdc MAX Website: www.ewcgroup.it - Mobile: +39 392 678 5050 / Tel.&Fax: +39 030 2692486. 7
DESCRIZIONE QUADRO ELETTRICO DI COMANDO: ESEMPIO TAGLIA 49 PV + RETE Item Unità di potenza Interruttore DC Interruttore AC Gestione sensore Fusibili AC Protezione sovratensioni Uscita motore Ingresso rete Unità di potenza, inverter Interruttore di potenza lato fotovoltaico Interruttore di potenza lato rete (OPZIONALE) Descrizione Circuito di gestione e alimentazione sensore capacitivo esterno. Luce accesa rossa indica che il sensore è attivo Fusibili di protezione lato rete Protezione alle sovratensioni che possono innescarsi sul generatore fotovoltaico Collegamento uscita motore, direttamente sulla induttanza Ingresso, direttamente nella power unit, della eventuale alimentazione da rete 400Vac 50/60Hz. ATTENZIONE: l'alimentazione da rete va sezionata e protetta (fusibili) esternamente al quadro. Fusibili di stringa Fusibili di protezione stringhe fotovoltaiche. Modello consentito 1000Vdc 10A 10*38 Morsetti segnale Ingresso stringhe PV Morsettiera di uscita per segnali sensore fotovoltaico, sensore di pressione, sensore presenza acqua Collegamento ingresso stringhe dal generatore fotovoltaico, 820Vdc MAX Website: www.ewcgroup.it - Mobile: +39 392 678 5050 / Tel.&Fax: +39 030 2692486. 8
COLLEGAMENTI ELETTRICI ESTERNI GENERICO TAGLIE 5, 7, 9 La foto sopra indicata è a titolo di esempio per facilitare la spiegazione delle funzioni esistenti e fisicamente si riferisce alla taglia 5-9. Le taglie superiori potranno presentare minime differenze nel posizionamento degli elementi, che saranno comunque riconoscibili. ** L'uso del sensore di pressione prevede una programmazione specifica, da richiedere in fase d'ordine. Website: www.ewcgroup.it - Mobile: +39 392 678 5050 / Tel.&Fax: +39 030 2692486. 9
COLLEGAMENTI ELETTRICI ESTERNI GENERICO TAGLIA 49 ** L'uso del sensore di pressione prevede una programmazione specifica, da richiedere in fase d'ordine. Website: www.ewcgroup.it - Mobile: +39 392 678 5050 / Tel.&Fax: +39 030 2692486. 10
DIMENSIONAMENTO DEL GENERATORE FOTOVOLTAICO Il dimensionamento corretto del generatore fotovoltaico deve necessariamente tenere conto della posizione geografica dell'impianto, della quantità di ore di funzionamento necessarie per eseguire il lavoro previsto. La tabella sotto riportata è una guida rapida alla scelta di un campo fotovoltaico adeguato per la maggior parte delle applicazioni. Ovviamente il cliente potrà utilizzare i pannelli che considera migliori, restando comunque entro le caratteristiche di potenza e tensione richieste. E' necessario prestare attenzione alle temperature di lavoro dell'impianto, ricordando che all'aumentare della temperatura si verifica un calo di potenza e tensione disponibili ai capi dei pannelli fotovoltaici. I punti sensibili da verificare sono: TENSIONE MASSIMA STRINGA: NON deve mai superare i 820Vdc considerando la tensione Vopen (somma delle tensioni a circuito aperto del pannello fotovoltaico) del pannello fotovoltaico. Il superamento anche momentaneo di tale tensione può danneggiare il sistema e comunque produce un allarme di sovratensione provocando il blocco del sistema. Per questa tensione verificare che sia entro il limite a tutte le condizioni di temperatura previste. TENSIONE NOMINALE STRINGA: NON deve mai scendere al di sotto dei 530Vdc per garantire il corretto pilotaggio del motore. Questa tensione fa riferimento alla Vnom (somma delle tensioni nominali del pannello fotovoltaico). Per questa tensione verificare che il decremento causato dall'aumento di temperatura non sia tale da scendere sotto il valore minimo. POTENZA DI PICCO: La potenza minima corrisponde alla potenza assorbita (P1) dall'impianto sommata alle perdite dell'impianto che possono essere stimate in un 10% (rendimento inverter e perdita sul cablaggio). E' evidente che il sistema lavorerà alle massime prestazioni solamente per il tempo in cui i pannelli fotovoltaici avranno l'irraggiamento ottimale, quindi un limitatissimo periodo di tempo anche nelle giornate con miglior meteo. Un dimensionamento reale prevede una potenza che parte dal 30% al 50% in più rispetto alla potenza assorbita, a seconda delle ore "potenzialmente garantite" desiderate. Per "potenzialmente garantite" si intende con meteo favorevole. UTILIZZO DI MOTORI SOMMERSI CON RAFFREDDAMENTO IN ACQUA ISOLAMENTO IN PVC O CON La configurazione standard del Inverter prevede l'utilizzo di induttanza serie (chiamata anche filtro DU/DT) utile per ridurre i picchi di tensione causati dalla capacità parassita di cavi di collegamento particolarmente lunghi e quindi proteggere l'inverter da possibili danni o anomalie. Tali picchi di tensione risultano essere particolarmente dannosi anche ai motori con isolamento in PVC per il raffreddamento in acqua. Esistono motori con isolamento in PE2+PA adatti all'uso con inverter, con i quali il filtro DU/DT risulta più che adeguato. Per avvolgimenti con il solo PVC è necessario prestare attenzione al livello di DU/DT massimo accettabile. Per alcuni produttori tale livello è talmente basso da rendere inadeguato l'uso di semplici filtri DU/DT e obbligare all'uso di filtri sinusoidali in uscita dall'inverter, per garantire di alimentare il motore con la sola frequenza fondamentale alla tensione nominale. Per i clienti quindi che desiderano abbinare un proprio motore al sistema SOLAR PUMP chiediamo di verificare tali livelli di isolamento verso i DU/DT se preferito un motore isolato in PVC. Website: www.ewcgroup.it - Mobile: +39 392 678 5050 / Tel.&Fax: +39 030 2692486. 11
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