Sistema ng IoT na Pinapagana ng Hybrid na Wind-Solar para sa Real-Time na Pagmomonito ng Tubig Pipeline

I. Kasalukuyang Kalagayan at Umumang mga Problema

Sa kasalukuyan, ang mga kompanya ng pagbibigay ng tubig ay may malawak na mga network ng mga linya ng tubig na inilapat sa ilalim ng lupa sa mga urban at rural na lugar. Mahalaga ang real-time monitoring ng datos ng operasyon ng pipeline para sa epektibong pamamahala at kontrol ng produksyon at distribusyon ng tubig. Dahil dito, kailangan mabuo ang maraming istasyon ng pag-monitor ng datos sa buong mga linya. Gayunpaman, bihira ang matatag at maasahanang pinagmulan ng kuryente malapit sa mga linya. Kahit na mayroong available na kuryente, mahal ang gastos sa paglalapat ng dedikadong linya ng kuryente, delikado ito sa pinsala, at kumpleksa ang koordinasyon sa mga provider ng kuryente para sa bayarin ng kuryente, nagdudulot ito ng malaking hamon sa pamamahala.

Ang iba't ibang uri ng mga aparato para sa pag-monitor ng pipeline ay nabuo, ngunit karamihan sa kanila ay may mahahalagang limitasyon. Ang dalawang pinaka-karaniwang pamamaraan ay:

• Mga aparato ng pag-monitor na baterya-powered na may mababang lakas: Kailangan nila ng regular na palitan ng baterya. Dahil sa mga limitasyon sa pagkonsumo ng kuryente, ang frequency ng pagpapadala ng datos ay karaniwang limitado sa isang beses bawat oras, na hindi sapat para sa real-time na operational guidance.

• Mga aparato ng pag-monitor na solar-powered: Kailangan nila ng malaking kapasidad na baterya na kailangan ng regular na palitan, nagreresulta sa mataas na initial investment at maintenance costs.

Dahil dito, mayroong urgenteng pangangailangan na bumuo ng bagong uri ng sistema ng pag-monitor ng pipeline ng tubig na lalampasan ang mga limitasyon na ito.

II. Pagpapakilala sa Wind-Solar Hybrid Power Supply System

Ang isang wind-solar hybrid system ay isang integrated na power generation at application system. Ito ay pagsasama ng solar panels at wind turbines (na nagsasalin ng AC to DC) upang lumikha ng kuryente, na inuubos ito sa battery banks. Kapag kailangan ang kuryente, isang inverter ang nagpapalit ng inuubos na DC electricity mula sa mga baterya sa AC electricity, na ipinapadala nito sa pamamagitan ng transmission lines sa load.

Nagbibigay ito ng kakayahan na mag-generate ng kuryente sa parehong oras mula sa wind turbines at solar panel arrays. Ang mga unang hybrid systems ay simple combinations ng wind turbines at photovoltaic (PV) modules, na walang detalyadong mathematical modeling. Dahil ginagamit sila para sa mga low-reliability applications, ang mga unang sistema na ito ay madalas na may maikling serbisyo na buhay.

Sa kamakailan, bilang lumalawak ang application scope ng mga hybrid systems at tumataas ang demand para sa reliability at cost-effectiveness, ilang advanced software packages ang nabuo sa internasyonal upang simuluhan ang performance ng wind, solar, at hybrid power systems. Ang mga tools na ito ay maaaring modelin ang iba't ibang konfigurasyon ng sistema upang matukoy ang optimal setups batay sa performance at power supply costs.

Sa kasalukuyan, ang dalawang pangunahing pamamaraan ang ginagamit sa internasyonal para sa sizing ng hybrid systems:

• Power Matching Method: Nag-aasure na ang combined output power ng PV array at wind turbine sa iba't ibang kondisyon ng solar radiation at wind speed ay lalampas sa load power. Ginagamit ang pamamaraang ito para sa system optimization at control.

• Energy Matching Method: Nag-aasure na ang total energy generated ng PV array at wind turbine sa panahon ay lalampas o katumbas ng energy consumed ng load sa iba't ibang kondisyon. Ginagamit ang pamamaraang ito para sa system power capacity design.

III. Mga Sangkap ng Wind-Solar Hybrid Power System

Ang isang wind-solar hybrid power system ay pangunahing binubuo ng wind turbine, solar photovoltaic (PV) panels, controller, batteries, inverter, at AC/DC loads. Ang diagram ng sistema ng konfigurasyon ay ipinapakita sa nakalakip na larawan. Ang sistema na ito ay isang hybrid renewable energy solution na nag-integrate ng maraming pinagmulan ng enerhiya—wind, solar, at battery storage—kasama ang intelligent control technology para sa optimized na operasyon ng sistema.

Ⅳ.Mga Sangkap ng Wind-Solar Hybrid Power System

Ang isang wind-solar hybrid power system ay binubuo ng ilang pangunahing sangkap:

• Wind Turbine: Nagsasalin ng wind energy sa mechanical energy, na pagkatapos ay nagsasalin ng electrical energy sa pamamagitan ng generator. Ang kuryenteng ito ay nagbabasa ng mga baterya sa pamamagitan ng controller at nagbibigay ng load sa pamamagitan ng inverter.

• Solar PV Panels: Gumagamit ng photovoltaic effects upang nagsasalin ng sunlight sa electrical energy, nagbabasa ng mga baterya at nagbibigay ng load sa pamamagitan ng inverter.

• Inverter System: Binubuo ng maraming inverters na nagsasalin ng DC mula sa battery banks sa standard 220V AC, nag-aasure na stable ang operasyon ng AC load devices. Mayroon itong automatic voltage stabilization para sa mas mahusay na kalidad ng kuryente.

• Control Unit: Nag-aadjust ng estado ng baterya batay sa intensity ng solar, wind speed, at pagbabago ng load. Ito ay nagmamaneho ng direct power distribution sa DC/AC loads at excess energy storage sa mga baterya. Sa panahon ng insufficient generation, ito ay humahango mula sa mga baterya upang mapanatili ang patuloy na operasyon ng sistema.

• Battery Bank: Nag-uubos ng enerhiya mula sa parehong wind at solar sources, naglalaro ng critical role sa energy regulation at balancing ng load. Ito ay nag-aasure na patuloy ang supply ng kuryente sa panahon ng shortages.

Ang mga benepisyo ng wind-solar hybrid systems ay kinabibilangan ng mas mataas na stability at reliability dahil sa energy complementarity, reduced battery capacity requirements, at minimized reliance sa backup generators, nagreresulta sa mas mahusay na economic at social benefits.

Ⅴ.Karakteristik ng Wind-Solar Hybrid Systems

• Ginagamit nang lubusan ang mga resources ng hangin at araw nang walang external power supply.

• Nagbibigay ng day-night at seasonal complementarity, nag-aasure ng mataas na stability at cost-effectiveness ng sistema.

• Nagbabawas ng maintenance work at costs nang significante.

• Nagbibigay ng independent power supply na hindi naapektuhan ng natural disasters.

• Nag-ooperate nang ligtas sa mababang voltages na may simple maintenance.

Ⅵ.Pagkakasama ng Wind-Solar Hybrid Pipeline Monitoring Systems

Ang sistema na ito ay binubuo ng dalawang pangunahing bahagi: field stations at monitoring centers. Ang field stations ay kinabibilangan ng:

• Wind Turbines: Nagsasalin ng wind energy sa kuryente para sa battery storage at supply sa control boxes.

• Solar Panels: Nagsasalin ng solar energy sa kuryente para sa battery storage o direktang paggamit.

• Controllers: Nagmamaneho ng operasyon ng sistema, nag-aasure ng optimal charge/discharge cycles at proteksyon laban sa overcharging.

• Batteries: Nag-uubos ng excess energy na gawa ng wind turbines at solar panels para sa paggamit sa panahon ng shortages.

Ⅶ.Key Considerations para sa Implementasyon ng Wind-Solar Hybrid Monitoring Stations

• Paggamit ng Wind Turbine: Siguruhin ang smooth operation at aesthetic appeal, minimizing tower load.

• Optimal Configuration Design: I-customize ang capacity ng sistema batay sa lokal na natural resources upang makamit ang maximum efficiency.

• Pole Strength Design: Siguruhin ang structural integrity na inaalamin ang size ng wind turbine at solar panels at installation heights.

Ⅷ.Pagtugon sa mga Isyu tungkol sa Wind-Solar Hybrid Systems

• Safety Concerns: Ang mga sistema ay designed upang matiwasan sa severe weather conditions, preventing potential hazards.

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

• Cost Issues: Ang mga teknolohikal na advancement ay nagsulong sa pagbawas ng costs, making these systems economically viable with lower operational and maintenance expenses compared to traditional systems.

Ang maikling summary na ito ay nagbibigay-diin sa mga essential aspects ng wind-solar hybrid systems para sa pipeline monitoring, addressing their composition, advantages, and common concerns.