Hibridni vetro-suncani sistem za napajanje IoT sistema za stvarnovremensko praćenje vodovodnih cijevi
I. Trenutno stanje i postojeći problemi
Trenutno, kompanije za opskrbu vodom imaju obimne mreže vodovodnih cijevi raspoređene podzemno širom gradskih i ruralnih područja. Realno vreme nadzora podataka o radu cijevi je neophodno za efikasnu komandu i kontrolu proizvodnje i distribucije vode. Kao rezultat, duž cijevi mora biti uspostavljeno mnogo stanica za nadzor podataka. Međutim, stabilni i pouzdani izvori struje blizu ovih cijevi rijetko su dostupni. Čak i kada je struja dostupna, postavljanje posebnih linija struje je skupo, osjetljivo na oštećenje i uključuje složenu koordinaciju s pružateljima usluga za naplatu električne energije, što stvara značajne izazove upravljanja.
Razvijeni su različiti tipovi uređaja za nadzor cijevi, ali većina njih ima značajne ograničenja. Dva najčešća pristupa su:
Uređaji za nadzor sa niskom potrošnjom energije na baterije: Ovi uređaji zahtijevaju redovitu zamjenu baterija. Zbog ograničenja potrošnje energije, frekvencija prijenosa podataka je obično ograničena na jednom po satu, što nije dovoljno za realno vremensko operativno upravljanje.
Uređaji za nadzor na solarnoj energiji: Ovi uređaji zahtijevaju velike kapacitete baterija koje se moraju redovito zamjenjivati, što dovodi do visokih početnih investicija i troškova održavanja.
Stoga postoji nujna potreba za razvojem novog tipa sistema za nadzor vodovodnih cijevi koji premoći ova ograničenja.
II. Uvod u hibridni sistem za snabdijevanje strujom od vetra i sunca
Hibridni sistem od vetra i sunca je integrisan sistem generisanja i primene struje. On kombinuje solarne panele i ventilatore (koji pretvaraju AC u DC) za generisanje struje, čuvajući energiju u baterijskim bankama. Kada je potrebna struja, inverzor pretvara pohranjenu DC struju iz baterija u AC struju, isporučujući je preko linija prenosa opterećenju.
Ovaj sistem omogućava istovremeno generisanje struje od ventilatora i poljoprivrede solarnih panela. Rani hibridni sistemi bili su jednostavni spojevi ventilatora i fotovoltačkih (PV) modula, bez detaljnog matematičkog modeliranja. Budući su se uglavnom koristili za primene s niskom pouzdanosti, ovi rani sistemi često imali su kratke vremenske trajanje.
U poslednjih godina, kako se proširio obim primene hibridnih sistema i porastla su zahteve za pouzdanosti i ekonomičnosti, razvijeno je nekoliko naprednih softverskih paketa na međunarodnoj razini za simulaciju performansi sistema od vetra, sunca i hibridne struje. Ovi alati mogu modelirati različite konfiguracije sistema kako bi se odredile optimalne postavke na osnovu performansi i troškova snabdevanja strujom.
Trenutno, dva glavna metoda se koriste na međunarodnoj razini za dimenzionisanje hibridnih sistema:
Metoda podudaranja snage: Osigurava da ukupna izlazna snaga PV polja i ventila pod različitim uvjetima solarnog zračenja i brzine vetra premaši snagu opterećenja. Ova metoda se uglavnom koristi za optimizaciju i kontrolu sistema.
Metoda podudaranja energije: Osigurava da ukupna energija generisana od PV polja i ventila tokom vremena ispuni ili premaši energiju potrošenu od opterećenja pod različitim uvjetima. Ova metoda se uglavnom koristi za dizajn snage sistema.
III. Komponente hibridnog sistema za snabdijevanje strujom od vetra i sunca
Hibridni sistem za snabdijevanje strujom od vetra i sunca sastoji se uglavnom od ventila, solarnih fotovoltačkih (PV) panela, kontrolera, baterija, inverzora i AC/DC opterećenja. Shema konfiguracije sistema prikazana je na priloženoj slici. Ovaj sistem predstavlja hibridno rješenje obnovljive energije koje integriše više izvora energije - vetar, sunce i skladištenje baterija - uz inteligentnu kontrolnu tehnologiju za optimizovan rad sistema.
Ⅳ. Komponente hibridnog sistema za snabdijevanje strujom od vetra i sunca
Hibridni sistem za snabdijevanje strujom od vetra i sunca sastoji se od nekoliko ključnih komponenti:
Ventilator: Pretvara energiju vetra u mehaničku energiju, koja se zatim pretvara u električnu energiju generatorom. Ova struja puni baterije putem kontrolera i snabdijevaju opterećenja preko inverzora.
Solarne PV panele: Koriste fotoelektrični efekat da pretvore sunčevu svjetlost u električnu energiju, puni baterije i snabdijevaju opterećenja preko inverzora.
Sistem inverzora: Sastoji se od više inverzora koji pretvaraju DC struju iz baterijskih banka u standardnu AC struju od 220V, osiguravajući stabilan rad AC opterećenja. Takođe poseduje automatsko stabiliziranje napona za poboljšanu kvalitetu struje.
Kontrolna jedinica: Prilagođava stanja baterija na osnovu intenziteta sunca, brzine vetra i promjena opterećenja. Upravlja direktnom distribucijom struje DC/AC opterećenja i prekomjerne energije u baterije. Tijekom nedostatka generisanja, povlači iz baterija kako bi se održala kontinuitet sistema.
Baterijska banka: Pohranjuje energiju iz oba izvora - vetra i sunca, igrajući ključnu ulogu u regulaciji i balansiranju opterećenja. Osigurava neprekidnu snabdijevanje strujom tijekom nedostatka.
Prednosti hibridnih sistema od vetra i sunca uključuju veću stabilnost i pouzdanost zbog komplementarnosti energije, smanjenih potreba za kapacitetom baterija i minimaliziranu ovisnost o rezervnim generatorima, što dovodi do boljih ekonomskih i društvenih koristi.
Ⅴ. Karakteristike hibridnih sistema od vetra i sunca
Potpuno iskorišćava resurse vetra i sunca bez vanjskog snabdijevanja strujom.
Nudi dnevno-noćnu i sezonsku komplementarnost, osiguravajući visoku stabilnost i ekonomičnost sistema.
Značajno smanjuje radove održavanja i troškove.
Pruža nezavisnu snabdijevanje strujom neugroženu prirodnim katastrofama.
Sigurno funkcionira na niskim naponima s jednostavnim održavanjem.
Ⅵ. Sastav hibridnih sistema za nadzor cijevi od vetra i sunca
Ovaj sistem sastoji se od dva glavna dijela: terenskih stanica i centara za nadzor. Terenske stanice uključuju:
Ventilatori: Pretvaraju energiju vetra u struju za pohranu u baterije i snabdijevanje kontrolnih kutija.
Solarni paneli: Pretvaraju solarnu energiju u struju za pohranu ili direktnu upotrebu.
Kontroleri: Upravljaju radom sistema, osiguravajući optimalne cikluse punjenja/ispunjenja i zaštitu od preopterećenja.
Baterije: Pohranjuju prekomjernu energiju generisanu od ventilatora i solarnih panela za upotrebu tijekom nedostatka.
Ⅶ. Ključne razmatranje za implementaciju hibridnih stanica za nadzor od vetra i sunca
Izbor ventilatora: Osigurajte gladak rad i estetski privlačnost, minimizirajući opterećenje toranj.
Optimalni dizajn konfiguracije: Prilagodite kapacitet sustava na osnovu lokalnih prirodnih resursa kako bi se maksimizirala učinkovitost.
Dizajn jakosti stuba: Osigurajte strukturnu integritet uzimajući u obzir veličine ventilatora i solarnih panela i visine instalacije.
Ⅷ. Rješavanje briga o hibridnim sistemima od vetra i sunca
Brige o sigurnosti: Sistemi su dizajnirani da otpstanu teškim vremenskim uvjetima, sprečavajući potencijalne opasnosti.
Pouzdanost snabdijevanja strujom: Adekvatne rješenja za pohranu osiguravaju konstantnu snabdijevanje strujom unatoč varijabilnim vremenskim uvjetima.
Troškovne pitanja: Tehnološki napredak smanjio je troškove, čineći ove sisteme ekonomski viable s nižim operativnim i održavanjem troškova u usporedbi s tradicionalnim sistemima.
Ovaj sažetak ističe ključne aspekte hibridnih sistema od vetra i sunca za nadzor cijevi, obrađujući njihov sastav, prednosti i uobičajene brige.
