SP5KL 인버터, 남아프리카공화국 요하네스버그에서 지속 가능한 농업에 전력 공급

1. 고객 배경

스미스 씨는 남아프리카 공화국 요하네스버그 외곽에 위치한 5헥타르 규모의 가족 운영 농장을 소유하고 있습니다. 이 농장은 유기농 채소 재배와 소규모 유제품 가공(매일 500L의 우유를 보관할 수 있는 냉장 보관 시설 포함)에 중점을 두고 있습니다. 수년 동안 이 농장은 다음과 같은 어려움에 직면했습니다.

• 디젤 발전기에 대한 과도한 의존 (연료 비용으로 월 약 500달러가 소요되며, 고장이 자주 발생).
• 노후된 계통 연계형 태양광 시스템 (8년 전에 설치되었으며, 비효율적인 인버터와 성능이 저하된 납축전지 사용).
• 불안정한 지역 전력망, 주 3~5회 정전(각 2~4시간 지속)으로 인해 유제품 부패 위험과 중단된 관개로 인한 작물 피해 발생.

2. 주요 문제점 및 요구 사항

• 비용 절감: 높은 디젤 비용과 상승하는 전기 요금으로 인해 에너지는 농장의 두 번째로 큰 지출 항목이 되었습니다.
• 안정적인 백업 전원: 중요한 부하 (5kW 냉장, 3kW 관개 펌프)는 정전 시 “무정전” 보호가 필요했습니다.
• 시스템 호환성RS485 (BMS 및 미터용)
  • 기존 48V 납축전지 재사용 (전체 시스템 교체 비용 절감).
  • 새로운 고효율 PV 모듈 (2×450W 단결정 패널)을 구형 다결정 패널 (2×300W, 2018년 설치)과 통합.
• 환경 복원력: 요하네스버그는 여름 기온이 최대 42°C에 달하고, 건조하고 먼지가 많은 환경이며, 해발 1,700m (우기에는 가끔 뇌우 발생)입니다.
• 안전 및 규정 준수: 남아프리카 전기 표준 (SABS)을 충족하고 낙뢰 서지 (여름철 폭풍에 흔함)로부터 보호.

3. 인버터 선택: SP5KL

기술 평가 후, SP5KL 모델이 농장의 요구 사항에 완벽하게 부합하여 선택되었습니다. 각 문제점을 해결한 방법은 다음과 같습니다.

4. 기술적 적합성: SP5KL이 문제점을 해결한 방법

(1) 에너지 효율 및 비용 절감

• PV-AC 효율: 최대 효율 97.3% 및 유럽 효율 96.8%로, SP5KL은 태양광 발전 변환 시 에너지 손실을 최소화했습니다. 구형 시스템의 인버터 (85% 효율)는 태양광 에너지의 15%를 낭비했습니다. SP5KL은 이 손실을 12% 줄여 일일 태양광 발전량을 18% 증가시켰습니다.
• 배터리-AC 효율: 최대 효율 94.3%은 노후된 납축전지에서 방전 손실을 줄였습니다. 향상된 태양광 발전과 결합하여 디젤 발전기 가동 시간이 하루 10시간에서 단 2시간 (극도로 흐린 날에만)으로 줄어 연료 비용을 80% (월 400달러 절감) 절감했습니다.

(2) PV 시스템 호환성

• 듀얼 MPPT 설계: 2개의 MPPT 채널 및 70V~540V의 MPPT 전압 범위를 갖춘 SP5KL은 혼합 PV 어레이에서 전력을 효율적으로 추적했습니다:
  • 구형 다결정 패널 (300W, Vmp = 30V)은 MPPT 1에서 작동.
  • 새로운 단결정 패널 (450W, Vmp = 40V)은 MPPT 2에서 작동.
  • 요하네스버그의 겨울 (저조도 아침)에도 MPPT는 최대 전력을 추출하기 위해 동적으로 조정되어 태양광 자가 소비를 25% 증가시켰습니다.
• 높은 PV 입력 용량: 10,000W 최대 PV 입력 전력으로 농장은 인버터 업그레이드 없이 어레이를 확장 (4kW에서 8kW로)하여 시스템의 미래 지향성을 확보했습니다.

(3) 배터리 유연성 및 백업 신뢰성

• 듀얼 배터리 지원: SP5KL은 리튬 이온 및 납축전지 모두와 호환됩니다. 농장은 기존 48V 납축전지 뱅크를 재사용하여 (배터리 교체 비용 2,000달러 절감) 향후 리튬 이온 배터리를 추가할 수 있는 옵션을 유지했습니다.
• 백업 전원 및 전송 속도RS485 (BMS 및 미터용)
  • LED/LCD 디스플레이 + 옵션 Wi-Fi (USB를 통해)5,000W 정격 백업 출력 전력은 농장의 중요한 부하 (5kW 냉장 + 3kW 펌프, 교대 작동)에 부합했습니다.
  • 10ms 미만 (일반)의 전송 시간으로 정전 시 “무인식” 전환을 보장했습니다. 처음 6개월 동안 12번의 정전이 발생했지만 유제품 부패나 관개 지연은 없었습니다.(4) 환경 및 안전 규정 준수

가혹한 기후 복원력

• : IP65 보호
  • 는 먼지와 물의 침투를 방지했습니다 (요하네스버그의 건조하고 먼지가 많은 여름에 중요).
  • LED/LCD 디스플레이 + 옵션 Wi-Fi (USB를 통해)는 유지 보수가 필요한 팬을 제거하여 가동 중단 위험을 줄였습니다.
  • LED/LCD 디스플레이 + 옵션 Wi-Fi (USB를 통해): 여름 (최고 기온 42°C)에 인버터는 95% 용량으로 작동하여 과열 없이 95%의 작동 시간 동안 전체 출력을 유지했습니다.
  • LED/LCD 디스플레이 + 옵션 Wi-Fi (USB를 통해): 해발 1,700m에서 감쇠가 필요하지 않아 전체 전력 출력을 보장했습니다.서지 및 안전 보호
• : RS485 (BMS 및 미터용)
  • 는 낙뢰로부터 보호했습니다 (6개월 동안 3번의 폭풍이 농장을 강타했지만 시스템 손상은 없었습니다).Class I 보호, 단독 운전 방지 및 누설 전류 보호
  • 는 SABS 안전 표준을 충족하여 작업자와 장비의 안전을 보장했습니다.(5) 스마트 관리 및 설치

벽면 장착 브래킷

• : 농장의 소형 장비 창고에서 공간 절약.통신 및 모니터링
• : RS485 (BMS 및 미터용)
  • 는 기존 배터리 관리 시스템과 통합되어 배터리 충전 상태에 대한 실시간 데이터를 제공했습니다.
  • LED/LCD 디스플레이 + 옵션 Wi-Fi (USB를 통해)를 통해 스미스 씨는 작물을 돌보는 동안에도 스마트폰으로 에너지 생산량, 배터리 잔량 및 전력망 상태를 모니터링할 수 있었습니다.5. 결과: 6개월 간의 영향

비용

• : 디젤 지출이 500$\mathrm{t}o\mathrm{100/월로\; 감소했습니다.\; 총\; 에너지\; 비용\; (태양광\; +\; 전력망\; +\; 디젤)이\; 65\%\; 감소했습니다.}$신뢰성
• : 정전 시 중요한 부하에 대해 100% 가동 시간을 보장했습니다. 유제품 부패 (월 2,000달러 상당) 및 중단된 관개로 인한 작물 손실이 없었습니다.지속 가능성
• : CO₂ 배출량이 70% (연간 12톤에서 3.6톤으로) 감소하여 농장의 유기농 인증 목표에 부합했습니다.확장성
• : 인버터의 10,000W PV 입력 용량으로 농장은 내년에 450W 패널 2개를 더 추가하여 하드웨어 변경 없이 태양광 발전을 두 배로 늘릴 수 있습니다.6. 이 사례가 아프리카에 중요한 이유

요하네스버그의 문제점 (불안정한 전력망, 높은 디젤 비용, 혼합 연령 PV 시스템 및 가혹한 기후)은 사하라 사막 이남 아프리카 전역의 문제점을 반영합니다. SP5KL의:

효율성

• : 오래된 장비에서도 풍부한 태양광 자원을 사용 가능한 전력으로 변환합니다.유연성
• : 아프리카의 기존 시스템에서 흔히 사용되는 납축전지 및 리튬 이온 (에너지 저장의 미래)과 함께 작동합니다.내구성
• : 먼지, 열 및 고도를 견딜 수 있습니다. 이는 아프리카의 농촌 및 준 도시 시장에 중요합니다.안전
• : 전력망 불안정 및 낙뢰 (이 지역의 일반적인 위험)로부터 보호합니다.이 사례는 SP5KL이 단순한 제품이 아니라 아프리카의 독특한 에너지 환경에 대한

맞춤형 솔루션임을 보여주며, 기업과 가족 모두에게 비용 절감, 신뢰성 및 지속 가능성을 제공합니다.