Хибридна системата за IoT со поврзување на ветер-сонце за реално време мониторинг на воден патека
I. Тековна состојба и постојни проблеми
Во моментов, компаниите за водоснабдување располагаат со екстензивни мрежи на водни труби кои се простираат подземно над градски и селски области. Реално време мониторинг на податоци за работа на трубите е есенцијален за ефективна команда и контрола на производството и дистрибуцијата на вода. Како резултат, многу станции за мониторинг на податоци мораат да се изградат долж трубите. Меѓутоа, стабилни и надежни извори на енергија блиску до овие труби ретко се достапни. Дури и кога енергијата е достапна, кладенците на посветени линии за електричност се скапи, подложни на повреда и вклучуваат комплексна координација со услугите за електричност за фактурирање, што создава значителни предизвици во управувањето.
Различни типови на уреди за мониторинг на труби се развијаа, но повеќето имаат значителни ограничувања. Две најчести пристапи се:
Уреди за мониторинг со нископотентна батерија: Овие бараат редовна замена на батеријата. Збогувајќи на ограничувањата во консумацијата на енергија, фреквенцијата на пренос на податоци обично е ограничена на еднаш по час, што не е доволно за реално време оперативна насока.
Уреди за мониторинг со сончева енергија: Овие бараат големи капацитети на батерија кои мораат периодично да се заменуваат, што резултира со висок почетен инвестиција и трошоци за одржување.
Затоа, постои спешна потреба за развој на нов тип систем за мониторинг на водни труби кој ќе преодолее овие ограничувања.
II. Вовед во хибридни системи за снабдување со енергија од ветар и сонце
Хибридниот систем е интегриран систем за генерирање и применување на енергија. Соединува сончеви панели и ветрени турбини (кои ги конвертираат AC во DC) за да генерира електрична енергија, чувајќи ја енергијата во банки на батерија. Кога е потребна енергија, инверторот конвертира складираната DC електрична енергија од батериите во AC електрична енергија, доставувајќи ја преку линии за пренос до оптоварувачот.
Овој систем овозможува истовремено генерирање на енергија од ветрени турбини и сончеви панели. Раниоти хибридни системи биле проста комбинација на ветрени турбини и фотovoltaički модули, без детални математички модели. Бидејќи биле главно користени за апликации со ниска надежност, овие ранни системи често имале кратки временски периоди на служба.
Во последните години, како областа на примената на хибридните системи се проширила и потребите за надежност и економичност се зголемили, неколку напредни софтверски пакети биле развиени интернационално за симулација на перформансата на ветар, сонце и хибридни системи за снабдување со енергија. Овие алатки можат да моделираат различни конфигурации на системи за да се одредат оптимални сетови според перформансата и трошоците на снабдување со енергија.
Во моментов, две главни методи се користат интернационално за размерување на хибридни системи:
Метод на подударување на моќта: Осигурува дека комбинираната излезна моќ на PV масивот и ветрената турбина при различни услови на сончева радијација и брзина на ветар е поголема од моќта на оптоварувачот. Овој метод е главно користен за оптимизација и контрола на системот.
Метод на подударување на енергијата: Осигурува дека тоталната енергија генерирана од PV масивот и ветрената турбина во текот на времето задоволува или надминува енергијата консумирана од оптоварувачот при различни услови. Овој метод е главно користен за дизајн на моќна способност на системот.
III. Компоненти на хибридниот систем за снабдување со енергија од ветар и сонце
Хибридниот систем за снабдување со енергија од ветар и сонце главно се состои од ветрена турбина, сончеви фотovoltaički панели, контролер, батерија, инвертор и AC/DC оптоварувачи. Дијаграмот на конфигурација на системот е прикажан на прилочената слика. Овој систем е хибридно решение за возобновливи извори на енергија кој интегрира повеќе извори на енергија - ветар, сонце и складирање на батерија - заедно со интелигентна контролна технологија за оптимизирано функционирање на системот.
Ⅳ. Компоненти на хибридниот систем за снабдување со енергија од ветар и сонце
Хибридниот систем за снабдување со енергија од ветар и сонце се состои од неколку клучни компоненти:
Ветрена турбина: Конвертира енергијата од ветар во механичка енергија, која потоа се конвертира во електрична енергија од генератор. Оваа електрична енергија ја напојува батеријата преку контролер и доставува енергија до оптоварувачите преку инвертор.
Сончеви PV панели: Искористуваат фотоелектричен ефект за конвертирање на сончевата светлина во електрична енергија, напојувајќи ги батериите и доставувајќи енергија до оптоварувачите преку инвертор.
Систем за инвертор: Состои од неколку инвертори кои конвертираат DC од банките на батерија во стандардна 220V AC, осигурувајќи стабилна работа на уредите за AC оптоварувачи. Тој исто така има автоматско стабилизирање на напонот за подобро квалитет на енергија.
Контролна единица: Прилагодува состојбата на батериите според интензитетот на сончевата светлина, брзината на ветарот и промените на оптоварувачите. Управува директната распределба на моќта до DC/AC оптоварувачите и складирање на премногу енергија во батериите. Кога производството е недостаточно, тој го користи енергијата од батериите за да го одржи континуитетот на системот.
Банка на батерија: Складира енергија од ветар и сонце, играјќи критичка улога во регулацијата и балансирањето на оптоварувачите. Осигурува непрекинато снабдување со енергија во случај на недостаток.
Прециности на хибридните системи од ветар и сонце вклучуваат повисок степен на стабилност и надежност поради комплементарноста на енергијата, намалување на потребите за капацитет на батериите и минимизирање на зависноста од резервни генератори, што доведува до подобри економски и социјални предности.
Ⅴ. Карacteristiki на хибридните системи од ветар и сонце
Полната употреба на ветар и сончеви извори без надворешен извор на енергија.
Нуди денно-ноќна и сезонска комплементарност, што осигурува висок степен на стабилност и економичност на системот.
Значително намалува работата и трошоците за одржување.
Нуди независно снабдување со енергија што не е подложно на природни бедства.
Функционира сигурно на ниски напони со едноставно одржување.
Ⅵ. Состав на хибридни системи за мониторинг на водни труби
Овој систем се состои од две главни делови: полски станции и центри за мониторинг. Полските станции вклучуваат:
Ветрени турбини: Конвертираат енергијата од ветар во електричество за складирање во батерија и достава до контролни кутии.
Сончеви панели: Преобразуваат сончевата енергија во електричество за складирање во батерија или директна употреба.
Контролери: Управуваат со работата на системот, осигурувајќи оптимални цикли на напојување и разнаојување и заштита од прекупојување.
Батерија: Складира премногу енергија генерирана од ветрени турбини и сончеви панели за употреба во случај на недостаток.
Ⅶ. Клучни размислувања за имплементација на хибридни станции за мониторинг на ветар и сонце
Избор на ветрена турбина: Обезбедете гладко функционирање и естетика, минимизирајќи го оптерењето на кула.
Оптимален дизајн на конфигурација: Прилагодете капацитетот на системот според локалните природни ресурси за максимална ефикасност.
Дизајн на јачина на столб: Обезбедете структурна целост земајќи ги предвид големините и висините на инсталација на ветрени турбини и сончеви панели.
Ⅷ. Спротивење на загриженостите за хибридните системи од ветар и сонце
Безбедносни загрижености: Системите се дизајнирани да ги издржат тешки временски услови, спречувајќи потенцијални опасности.
Надежност на снабдување со енергија: Адекватни решенија за складирање обезбедуваат непрекинато снабдување со енергија несмотря на променливите временски услови.
Трошоци: Технолошките напредоци ја намалиле цената, правејќи ги овие системи економски вијабилни со пониски трошоци за функционирање и одржување во споредба со традиционалните системи.
Овој краток преглед ја истакнува суштинската страна на хибридните системи од ветар и сонце за мониторинг на труби, покривајќи нивниот состав, предности и заеднички загрижености.
