Hybride Architectuur Casestudy: Zonne- en Netstroom Overbruggen in een Telecom Shelter met Hoge Capaciteit

Case study hybride architectuur: Zonne- en netstroom combineren in een telecomschuilplaats met hoge capaciteit

Achtergrond

Nu telecomoperators zich uitbreiden naar landelijke en peri-urbane gebieden, worden ze vaak geconfronteerd met een dubbele uitdaging: het elektriciteitsnet is onbetrouwbaar of volledig afwezig, maar de belastingen op de locatie nemen toe door 5G-apparatuur en edge computing-knooppunten. Alleen vertrouwen op dieselgeneratoren is kostbaar en logistiek moeilijk, terwijl pure zonne-opstellingen vaak de redundantie missen die nodig is voor 24/7 kritieke uptime.

Een regionale infrastructuurprovider heeft dit onlangs aangepakt door een compact hybride energiesysteem te implementeren dat is ontworpen om meerdere energiebronnen naadloos te integreren: het 12U 16kW hybride gelijkrichter-energiesysteem.

De uitdaging van de locatie

De locatie was een afgelegen telecomschuilplaats met actieve 5G-transmissieapparatuur en batterijback-up. De operator vereiste een continue -48VDC-voeding, maar het lokale net kampte met frequente stroomdips. Bovendien had de schuilplaats beperkte rackruimte en was afhankelijk van natuurlijke koeling, wat betekende dat de stroomoplossing zeer efficiënt moest zijn om thermische runaway te voorkomen.

De belangrijkste vereisten waren:

1. Flexibele bronintegratie: Mogelijkheid om stroom af te nemen van zowel het net als een zonnepaneelinstallatie ter plaatse.

2. Hoge capaciteit met redundantie: Voldoende output om piekbelastingen te verwerken met N+1 veiligheidsmarges.

3. Minimale voetafdruk: Een compacte 19-inch rackoplossing die ruimte liet voor transmissieapparatuur.

4. Beheer op afstand: Realtime monitoring via RS485/SNMP.

De oplossing: een dubbele stroomplatform

De operator koos voor een 12U hybride gelijkrichter-energiesysteem dat zowel standaard AC-gelijkrichting als MPPT (Maximum Power Point Tracking) zonnemodules in één chassis combineert.

1. Multi-bron ingang en intelligente distributie

Het systeem accepteert een enkelfasige 220VAC-ingang (met dubbele 125A-zekeringen voor back-upveiligheid) en beschikt over een extreem breed DC-ingangsbereik van 120VDC tot 425VDC voor zonne-integratie. Hierdoor kan de locatie direct een PV-array aansluiten zonder externe laadregelaars.

De totale capaciteit van het systeem bereikt 34kW met N+1 redundantie, gebruikmakend van een mix van vier 4kW AC-gelijkrichtmodules (16kW) en zes 3kW PV-modules (18kW). Gedurende de daguren hebben de PV-modules voorrang bij het voeden van de belasting en het opladen van de batterijen. Wanneer de zon onvoldoende is, trekt het systeem naadloos stroom van het net.

2. Thermische efficiëntie in een afgesloten omgeving

Omdat de schuilplaats afhankelijk is van natuurlijke koeling, was warmteontwikkeling een grote zorg. Zowel de gelijkrichter- als de PV-modules werken met een efficiëntie van >96%. Bij vol vermogen zijn ze geschikt voor gebruik bij omgevingstemperaturen tot 50°C. Deze hoge efficiëntie betekent dat er minder afvalwarmte in de schuilplaats wordt afgegeven, waardoor de thermische belasting op de batterijen en transmissieapparatuur wordt verminderd.

3. Uitgebreide bescherming

Gezien de blootstelling van de locatie aan blikseminslag en netpieken, was het systeem uitgerust met 20/40kA overspanningsbeveiligingsapparaten (SPD's) aan zowel de AC- als de DC-zijde. De DC-distributie omvatte meerdere BLVD (Battery Low Voltage Disconnect) zekeringen, waardoor niet-kritieke belastingen konden worden afgeschakeld als de batterijspanning te laag werd, waardoor stroom behouden bleef voor de essentiële 5G-apparatuur.

4. Monitoring op afstand

De geïntegreerde MC2900-controller bood de operator continue zichtbaarheid. Via de RS485- en SNMP-communicatiepoorten kon het netwerkoperatiecentrum (NOC) de realtime status van zowel de zonne-ingang als de gelijkrichtmodules monitoren en onmiddellijk droge contactalarmen ontvangen als een module of zekering werd geactiveerd.

Het resultaat

Door het 12U hybride systeem te implementeren, bereikte de operator een aanzienlijke vermindering van de afhankelijkheid van het net en het gebruik van dieselgeneratoren. De compacte 12U-voetafdruk maakte het mogelijk om de bestaande transmissierackindeling van de locatie te behouden zonder dat een grotere schuilplaats nodig was.

Bovendien elimineerde de mogelijkheid om het systeem op afstand via SNMP te monitoren de noodzaak van frequente fysieke inspecties, terwijl de N+1 redundantie ervoor zorgde dat een enkele modulefout niet zou leiden tot een uitval van de locatie. De combinatie van hoog-efficiënte conversie en brede ingangstolerantie bleek een praktisch, schaalbaar model voor toekomstige off-grid telecomimplementaties.