Energia eoliko-fotovoltaiko konbinatuarekin egindako IoT sistema erreal-denboraeko ur-kanalizazio monitorizatzeko

I. Egoitako egoera eta arazoak

Une honetan, ur-erakundeek hainbat ur-tubularru dituzte herriko eta nazioarteko eskualdeetan zati batzuetan. Tubularruen erabiliaren datuen monitorizazioa denbora errealean oso garrantzitsua da ur-produkzioaren eta banatzearen komando eta kontrolari buruz. Horregatik, monitoregile asko behar dira tubularruen gainean. Baina, ez dago lege eman nahi duten indar baliagarriak horietan. Indarra eskuragarria bada ere, indar-lineen eginak kostu handiak dira, zaharketa-sentituak eta elektrizitate-kostuen konponbidearekin lotutako lan konplexuak sortzen dituzte, kudeaketarako arazo handiak eragiten dituzten.

Hainbat motatako tubular-monitoregileak garatu dira, baina gehienak murrizketu handiak dituzte. Bi adimen arruntak dira:

• Bateria-indarrarekin monitoregileak: Hauen bateriei orduko aldatzea beharrezkoa da. Indar-konsumo murrizketen ondorioz, datuak igotzeko maiztasuna ordu bakoitzeko mugatuta dago, denbora errealeko laguntza operazionaleko beharretara ez du egokitzen.

• Energia eguzki-indarrarekin monitoregileak: Hauen bateriek kapasitate handikoak direla esaten da, eta aldaketa periodikoak behar dituzte, hasierako investimendu altua eta mantentze kostu handiak ematen dituzten.

Beraz, murrizketen horiek gainditzen diten ur-tubularren berriko sistema bat garatzeko beharra apurtua dago.

II. Eoliko-Eguzki Konbinatuaren Indar-Sistemaaren Azalpena

Eoliko-eguzki konbinatua indar generatze eta aplikazio sistem integra da. Eguzki-panelak eta eoloko turbinak (DC-ra AC-a bihurtzen dutenak) konbinatzen dira indar sortzeko, energia gordeko da bateria-bankuan. Indarra behar denean, inbertsorrek gordeko dauden DC indarra bateriaetatik AC-ra bihurtzen dute, lineen bidez kargara bidaltzen duten.

Sistema honek eoloko turbinetako eta eguzki-panelen arraytako indar-generazio simultaneoa ahalbidetzen du. Lehenengo sistema konbinatuak eoloko turbinen eta fotovoltaiko (PV) moduluen konbinazio sinpleak izan ziren, matematika-modelamendu xehetsirik gabe. Erabilera fidagarritasuna txikiagoa izan zuten aplikazioetan erabiltzen zirelako, lehenengo sistema hauek biztan laburroak izaten zituzten.

Azken urteetan, sistema konbinatuaren erabilera-eskualdea zabaltzean eta fidagarritasun eta kostu-efektibotasunei buruzko eskerrak handitzean, eoliko, eguzki eta sistema konbinatuen prestazio simulatzeko software aurreratua garatu da munduan. Tresnak desberdintasun sistema konfigurazioak modelatzeko ahalbidetzen dituzte, prestazio eta indar-eskolka kostuen arabera konfigurazio optimoak zehazteko.

Une honetan, sistema konbinatuak neurri-hartzei buruz bi metodo nagusi erabiltzen dira:

• Indar Batdantzaren Metodoa: PV array eta eoloko turbinaren output indar konbinatua eguzki-irradiazio eta eoloko abiadura kondizio desberdinetan karga-indarra gainditu behar du. Metodo hau sistema optimizazio eta kontrolerako erabili ohi da.

• Energia Batdantzaren Metodoa: PV array eta eoloko turbinaren totala energia sortu denbora luzean karga-konsumituaren energia edota gainditu behar du. Metodo hau sistema indar kapasitate diseinurako erabili ohi da.

III. Eoliko-Eguzki Konbinatuaren Indar-Sisteman Oinarriak

Eoliko-eguzki konbinatua indar-sistema oinarriok eoloko turbin bat, eguzki-fotovoltaiko (PV) panelak, kontrolagailua, bateriak, inbertsorea eta AC/DC kargak ditu. Sistema konfigurazio-diagrama eranskinan agertzen da. Sistema hau anergia berrikuskarik gabeko soluzio bat da, eoloko, eguzki eta bateria gordailu anergia iturri ugariak batera hartzen ditu, baita kontrol teknologia inteligentea ere, sistema eraginkorra lantzeko.

Ⅳ.Eoliko-Eguzki Konbinatuaren Indar-Sisteman Oinarriak

Eoliko-eguzki konbinatua indar-sistema oinarriok elementu garrantzitsu batzuk ditu:

• Eoloko Turbina: Eoloko anergia mekanikoan bihurtzen du, gero generator batek elektrikoan. Elektrizitate hau kontrolagailu baten bidez baterieetan gordeko da, eta inbertsore baten bidez kargari emaniko da.

• Eguzki-PV Panelak: Fotovoltaiko efektuak erabiliz eguzki-anergia elektrikoan bihurtzen dute, baterieetan gordeko da, eta inbertsore baten bidez kargari emaniko da.

• Inbertsore Sistema: Inbertsore asko ditu, bateria bankuetatik DC-a 220V-ko AC-ra bihurtzen du, karga AC-en funtzionamendu estabilizatua aseguratzen du. Bihurtzaile sisteman tensiorik automatikoki estabilizatzen du, indar kalitate hobea lortzeko.

• Kontrol Unitatea: Eguzki-intentsitatearen, eoloko abiaduraren eta karga-aldaketaren arabera bateria egoerak aldatzen ditu. Zuzenean karga DC/AC-en banaketan kudeatzen du, eta bateria bankuetan gordeko da exceso anergia. Sortzailean gutxi denean, bateriaetatik atera dezake sistema jarraitasuna mantentzeko.

• Bateria Bankua: Eoloko eta eguzki-iturrietatik gordeko da, anergia regulazio eta karga-balantzean papel garrantzitsu du. Penurtean indar jarraitua eman dezake.

Eoliko-eguzki konbinatuen abantailak anergia osagarritasunagatik fidagarritasuna eta estabilitasuna handiagoa, bateria kapasitate eskasagatik, eta backup-generatorrerekin menpekotasuna txikiagatik dira, ekonomiko eta sozialki arrakasta handiagoa ematen duten.

Ⅴ.Eoliko-Eguzki Konbinatuen Ezaugarriak

• Eoloko eta eguzki-iturriak erabiliz, kanpo indarrik gabe.

• Egun/gau eta estazio-osotasunak, sistema fidagarritasuna eta kostu-efektibotasuna handiagoa ematen du.

• Mantentze lanak eta kostuak handitan murriztu.

• Naturako gaixotasunen eragina gabeko indar independentea ematen du.

• Tension baxutan funtzionatzen du, mantentze sinplea du.

Ⅵ.Eoliko-Eguzki Konbinatuaren Tubular-Monitorizazio Sistemaren Osagaiak

Sistema hau bi zatitan dator: eremuko estazioak eta monitorizazio zentroak. Eremuko estazioak ditu:

• Eoloko Turbinak: Eoloko anergia elektrikoan bihurtzen dute, bateria gordailurako eta kontrol kutxetara eman.

• Eguzki-Panelak: Eguzki-anergia elektrikoan bihurtzen dute, bateria gordailurako edo erabilera zuzendarako.

• Kontrolagailuak: Sistema funtzionamendua kudeatzen dute, karga/deskarga ziklo optimoak aseguratzen dituzte, eta bateria gordekoan gainkargatzeko babesten dute.

• Bateria: Eoloko turbinetan eta eguzki-panelen bitartez sortutako anergia excesoak gordetzen ditu penurtean erabilera.

Ⅶ.Eoliko-Eguzki Konbinatuaren Monitorizazio Estazioak Implementatzeko Kontsiderazio Garrantzitsuak

• Eoloko Turbina Hautapena: Funzionamendu erraz eta estetika ona, torrearen karga txikitzen duena.

• Konfigurazio Optimoaren Diseinua: Sistema kapasitatea kokapen naturalaren arabera doitu, efizientzia maximoa lortzeko.

• Pilaren Indar Diseinua: Eoloko turbina eta eguzki-panelen tamainu eta instalazio-altueren arabera ezaugarri estrukturalak segurtasuna asiguratzen du.

Ⅷ.Eoliko-Eguzki Konbinatuaren Sistemaren Arazoen Kudeaketa

• Segurtasun Arazoak: Sistema diseinatuta da egonkortasun meteo-severoetan, arrisku posibleak saihesteko.

• Indar Escolka Fidagarritasuna: Gordailu ebastasunak indar escolka jarraian ematen du, meteo-kondizio aldatzen direnean ere.

• Kostu Arazoak: Teknologiaren aurrerapena kostuak murriztu ditu, sistema hauen ekonomikoki rentabilgarriak egiten ditu, eta tradizional sistema batzuekin alderatzean mantentze eta erabilera kostu txikiagoak ditu.

Laburbildu hau eoliko-eguzki konbinatu sistemaren oinarriak, abantailak eta arazo arruntak azaltzen ditu tubular-monitorizazioan.