Development of a Plug and Play Solution for Commercial Off-grid Solar Refrigeration : Presenting a Battery Supported System Providing the AC Power Required to run a Coolfinity 300L Commercial Refrigerator

• Main Author: de Groot, Martijn
• Format: Others
• Language: English
• Published: KTH, Skolan för industriell teknik och management (ITM) 2021
• Subjects: Solar refrigeration; Off grid refrigeration; Photovoltaic performance estimation; DC to AC conversion; Engineering and Technology; Teknik och teknologier
• Online Access: http://urn.kb.se/resolve?urn=urn:nbn:se:kth:diva-302991

In this report the design and testing of a plug and play system to run Coolfinity’s Icevolt 300 refrigerator on solar panels is discussed. Such a system will be able to provide adequate cooling for food & beverages in area’s with unreliable or no electricity available. Currently such systems are only available for small chest refrigerators, while the Icevolt 300 is a large standing commercial refrigerator with a glass door. This is ideal for shops, cafés restaurants and smaller distribution centres. The system contains a solar charge controller, a battery and an inverter. First the component specifications and required solar panels are calculated. From those calculations system components are evaluated. A custom casing is designed to fit the components. An OEM is chosen and the chosen Inverter is tested extensively. The tests show that the inverter does not have any problems starting the Icevolt 300 compressor at a reduced voltage. Many battery manufacturers are evaluated and samples from three different manufacturers are obtained and tested. Samples of one of the manufacturers match specifications and have no issues with the high start up power of the compressor. A full system test proofs that the system works, but also indicates that the original refrigerator consumption estimate was too low. This means more PV panels are needed than originally estimated. With the information from the tests a new model is build that estimates the performance more accurate. A program is written to estimate the performance and decide the PV panels required. The pilot series of the case showed a lot of improvements are needed in the case design, especially on cost. A test is prepared in Mali but no test data is obtained yet. Based on the work done it would be recommend to investigate DC direct refrigerators instead of continuing the path of PV to AC systems. === I denna rapport diskuteras design och testning av ett plug and play - system för att köra Coolfinity’s Icevolt 300 -kylskåp på solpaneler. Ett sådant system kommer att kunna tillhandahålla tillräcklig kylning för mat och dryck i områden med opålitlig eller ingen tillgänglig el. För närvarande är sådana system endast tillgängliga för små kylboxar, medan Icevolt 300 är ett stort stående kommersiellt kylskåp med en glasdörr. Detta är idealiskt för butiker, kaféer och mindre distributionscentra. Systemet innehåller en laddningsregulator för solpaneler, ett batteri och en växelriktare. Först beräknas komponentspecifikationerna och nödvändiga solpaneler. Utifrån dessa beräkningar utvärderas systemkomponenter. Ett anpassat hölje är utformat för att passa komponenterna. En OEM väljs och den valda växelriktaren testas utförligt. Testerna visar att växelriktaren inte har några problem att starta Icevolt 300 -kompressorn med reducerad spänning. Många batteritillverkare utvärderas och prover från tre olika tillverkare erhålls och testas. Prover från en av tillverkarna matchar specifikationerna och har inga problem med kompressorns höga starteffekt. Ett fullständigt systemtest bevisar att systemet fungerar, men indikerar också att den ursprungliga uppskattningen av kylförbrukningen var för låg. Det betyder att fler PV -paneler behövs än vad som ursprungligen beräknades. Med informationen från testerna byggs en ny modell som uppskattar prestandan mer exakt. Ett program skrivs för att uppskatta prestanda och bestämma vilka PV -paneler som krävs. Pilotserien för höljet visade att många förbättringar behöver göras vad beträffar höljets design, särskilt vad gäller kostnaden. Ett test förbereds i Mali men inga testdata har erhållits ännu. Baserat på det utförda arbetet skulle det rekommenderas att undersöka direkta DC -kylskåp istället för att fortsätta vägen för PV till AC-system.