Sistema nga Iot nga Gigikanan sa Hybrid nga Wind-Solar Power para sa Real-Time nga Monitoring sa Tubo sa Tubig

I. Kasinatian ug Nagkalabay nga Problema

Karon, ang mga kompanya sa paghatag og tubig adunay makapadlan nga mga network sa pipeline nga gihatag sa ilalum sa yuta sa urban ug rural nga mga dapit. Ang real-time monitoring sa data sa operasyon sa pipeline mahimong importante alang sa efektibong komando ug kontrol sa produksyon ug distribusyon sa tubig. Isip resulta, kinahanglan nga imbuhan ang daghang mga estasyon sa monitoring sa data sa pipelan. Subalang, dili kadalasan ang adunay matul-an ug handum nga mga pinaghimoan sa kuryente malapit sa pipelan. Kahit na adunay kuryente, ang paghatag og dedikado nga mga linya sa kuryente mahal, madaling masira, ug nagsugyot sa kompleksong koordinasyon sa mga provider sa kuryente para sa billing, naggihapon sa dako nga mga hamubo sa pagmamaneho.

Ang daghang klase nga mga device sa monitoring sa pipeline gitukod, apan ang pipila kasagaran adunay dako nga limitasyon. Ang duha ka labing kasagaran nga mga paagi mao ang:

• Mga device sa monitoring nga gipotenciya pinaagi sa bataerya: Kini nagkinahanglan og regular nga pagbag-o sa bataerya. Tungod sa limitasyon sa konsumo sa kuryente, ang frequency sa transmision sa data kasagaran limitado sa usa ka beses kada oras, kini wala sulob-on alang sa real-time nga operational nga guidance.

• Mga device sa monitoring nga gipotenciya pinaagi sa solar: Kini nagkinahanglan og large-capacity nga mga bataerya nga gigikanan sa pagbag-o sa panahon, resulta sa taas nga initial nga investment ug maintenance cost.

Konsekuwensya, adunay urgenteng panginahanglan sa pagtukod og bag-ong klase nga sistema sa monitoring sa pipeline nga mag-overcome niining mga limitasyon.

II. Pagpakilala sa Wind-Solar Hybrid Power Supply System

Ang wind-solar hybrid system usa ka integrated power generation ug application system. Ito nag-combine sa solar panels ug wind turbines (nga convert AC to DC) aron mogenerate og kuryente, istore ang energy sa battery banks. Kapag kinahanglan ang kuryente, ang inverter convert ang istored DC kuryente gikan sa batteries ngadto sa AC kuryente, deliver kini pinaagi sa transmission lines ngadto sa load.

Kini nga sistema nag-enable sa simultaneous power generation gikan sa wind turbines ug solar panel arrays. Ang maong mga unang hybrid systems simple ra nga combination sa wind turbines ug photovoltaic (PV) modules, wala gyud detailed mathematical modeling. Tungod kay gamiton sila sa low-reliability applications, ang maong mga unang sistema kasagaran may short service lives.

Sa nakalabay nga tuig, tungod sa pag-expand sa scope sa aplikasyon sa hybrid systems ug ang pag-increase sa demands para sa reliability ug cost-effectiveness, ang daghang advanced software packages gitukod internasyonal para mosimulate sa performance sa wind, solar, ug hybrid power systems. Kini nga mga tools mogamit sa different system configurations aron matukoy ang optimal setups batasan sa performance ug power supply costs.

Karon, ang duha ka main methods ang gamiton internasyonal para sa sizing sa hybrid systems:

• Power Matching Method: Nagaseguro nga ang combined output power sa PV array ug wind turbine sa varying solar radiation ug wind speed conditions adunay excess sa load power. Kini nga method primary gamiton para sa system optimization ug control.

• Energy Matching Method: Nagaseguro nga ang total energy generated sa PV array ug wind turbine over time meets o exceeds ang energy consumed sa load sa varying conditions. Kini nga method primary gamiton para sa system power capacity design.

III. Mga Komponente sa Wind-Solar Hybrid Power System

Ang wind-solar hybrid power system mainly consists of a wind turbine, solar photovoltaic (PV) panels, a controller, batteries, an inverter, and AC/DC loads. Ang configuration diagram sa sistema gihatag sa attached figure. Kini nga sistema usa ka hybrid renewable energy solution nga nag-integrate og multiple energy sources—wind, solar, ug battery storage—plus intelligent control technology para sa optimized system operation.

Ⅳ.Mga Komponente sa Wind-Solar Hybrid Power System

Ang wind-solar hybrid power system consists of several key components:

• Wind Turbine: Converts wind energy into mechanical energy, which is then converted into electrical energy by a generator. This electricity charges batteries via a controller and supplies loads through an inverter.

• Solar PV Panels: Utilize photovoltaic effects to convert sunlight into electrical energy, charging batteries and powering loads through an inverter.

• Inverter System: Comprises multiple inverters converting DC from battery banks into standard 220V AC, ensuring stable operation of AC load devices. It also features automatic voltage stabilization for improved power quality.

• Control Unit: Adjusts battery states based on solar intensity, wind speed, and load changes. It manages direct power distribution to DC/AC loads and excess energy storage in batteries. During insufficient generation, it draws from batteries to maintain system continuity.

• Battery Bank: Stores energy from both wind and solar sources, playing a critical role in energy regulation and balancing loads. It ensures continuous power supply during shortages.

Advantages of wind-solar hybrid systems include higher stability and reliability due to energy complementarity, reduced battery capacity requirements, and minimized reliance on backup generators, leading to better economic and social benefits.

Ⅴ.Characteristics of Wind-Solar Hybrid Systems

• Fully utilizes wind and solar resources without external power supply.

• Offers day-night and seasonal complementarity, ensuring high system stability and cost-effectiveness.

• Reduces maintenance work and costs significantly.

• Provides independent power supply unaffected by natural disasters.

• Operates safely at low voltages with simple maintenance.

Ⅵ.Composition of Wind-Solar Hybrid Pipeline Monitoring Systems

This system comprises two major parts: field stations and monitoring centers. Field stations include:

• Wind Turbines: Convert wind energy into electricity for battery storage and supply to control boxes.

• Solar Panels: Transform solar energy into electricity for battery storage or direct use.

• Controllers: Manage the system’s operation, ensuring optimal charge/discharge cycles and protecting against overcharging.

• Batteries: Store excess energy generated by wind turbines and solar panels for use during shortages.

Ⅶ.Key Considerations for Implementing Wind-Solar Hybrid Monitoring Stations

• Wind Turbine Selection: Ensure smooth operation and aesthetic appeal, minimizing tower load.

• Optimal Configuration Design: Tailor the system's capacity based on local natural resources to maximize efficiency.

• Pole Strength Design: Ensure structural integrity considering wind turbine and solar panel sizes and installation heights.

Ⅷ.Addressing Concerns about Wind-Solar Hybrid Systems

• Safety Concerns: Systems are designed to withstand severe weather conditions, preventing potential hazards.

• Power Supply Reliability: Adequate storage solutions ensure consistent power supply despite variable weather conditions.

• Cost Issues: Technological advancements have reduced costs, making these systems economically viable with lower operational and maintenance expenses compared to traditional systems.

This concise summary highlights the essential aspects of wind-solar hybrid systems for pipeline monitoring, addressing their composition, advantages, and common concerns.