Rüzgar-Güneş Hibrit Güçlü IoT Sistemi Gerçek Zamanlı Su Boru Hattı İzleme için
I. Mevcut Durum ve Var Olan Sorunlar
Şu anda, su tedarik şirketleri şehir ve kırsal alanlarda geniş bir su boru hattı ağı kurmuştur. Boru hattı operasyon verilerinin gerçek zamanlı izlenmesi, su üretim ve dağıtımının etkili komuta ve kontrolü için kritik öneme sahiptir. Bu nedenle, boru hatları boyunca birçok veri izleme istasyonu kurulmalıdır. Ancak, bu boru hatlarının yakınında kararlı ve güvenilir güç kaynakları genellikle mevcut değildir. Elektrik erişilebilir olsa bile, özel güç hatları kurmak pahalı, hasar riskine maruz kalır ve elektrik faturaları ile ilgili olarak servis sağlayıcılarıyla karmaşık koordinasyon gerektirir, bu da önemli yönetim zorluklarına yol açar.
Çeşitli türde boru hattı izleme cihazları geliştirilmiş olsa da, bunların çoğu önemli sınırlamalara sahiptir. En yaygın iki yaklaşım şunlardır:
Düşük güç pil destekli izleme cihazları: Bunlar düzenli pil değişimi gerektirir. Güç tüketimi kısıtlamaları nedeniyle, veri iletim sıklığı genellikle bir saatte bir kez sınırlıdır, bu da gerçek zamanlı operasyonel yönlendirme için yetersizdir.
Güneş enerjisi destekli izleme cihazları: Bunlar büyük kapasiteli piller gerektirir ve bu pillerin periyodik değiştirilmesi gerekir, bu da yüksek başlangıç yatırımı ve bakım maliyetlerine yol açar.
Bu nedenle, bu sınırlamaları aşan yeni bir tip su boru hattı izleme sistemi geliştirilmesi acil bir ihtiyaçtır.
II. Rüzgar-Güneş Hibrit Güç Tedarik Sistemi Tanıtımı
Rüzgar-güneş hibrit sistemi, entegre bir güç üretimi ve uygulama sistemidir. Güneş panelleri ve rüzgar türbinleri (AC'yi DC'ye dönüştürerek) ile elektrik üretir, bu enerjiyi pil bankalarında depolar. Gereken anlarda, bir inverter depolanan DC elektriği AC elektrik haline getirir ve bu elektriği iletim hatları üzerinden yüklera teslim eder.
Bu sistem, rüzgar türbinleri ve güneş panel dizilerinden eş zamanlı güç üretimini sağlar. Erken hibrit sistemler, rüzgar türbinleri ve fotovoltaik (PV) modüllerinin basit birleşimleriydi, detaylı matematiksel modellemeye sahip değildi. Düşük güvenilirlikli uygulamalar için kullanıldığından, bu erken sistemler genellikle kısa ömürlüydü.
Son yıllarda, hibrit sistemlerin uygulama alanının genişlemesi ve güvenilirlik ve maliyet etkinliği taleplerinin artmasıyla birlikte, uluslararası olarak rüzgar, güneş ve hibrit güç sistemlerinin performansını simüle etmek için birkaç gelişmiş yazılım paketi geliştirilmiştir. Bu araçlar, farklı sistem yapılandırmalarını modelleyerek performansa ve güç tedarik maliyetlerine dayalı optimal kurulumları belirlemektedir.
Şu anda, uluslararası olarak hibrit sistemlerin boyutlandırılmasında kullanılan iki ana yöntem vardır:
Güç Eşleştirme Yöntemi: Farklı güneş radyasyonu ve rüzgar hızı koşullarında PV dizisi ve rüzgar türbininin toplam çıkış gücünün yük gücü üzerinde olduğunu sağlar. Bu yöntem, sistemin optimizasyonu ve kontrolü için kullanılır.
Enerji Eşleştirme Yöntemi: Farklı koşullar altında PV dizisi ve rüzgar türbininin ürettikleri toplam enerjinin, yükün tükettiği veya daha fazla enerji olması gerektiğini sağlar. Bu yöntem, sistemin güç kapasitesi tasarımında kullanılır.
III. Rüzgar-Güneş Hibrit Güç Sisteminin Bileşenleri
Rüzgar-güneş hibrit güç sistemi, çoğunlukla bir rüzgar türbini, güneş fotovoltaik (PV) panelleri, bir kontrolcü, piller, bir inverter ve AC/DC yüklerden oluşur. Sistem yapılandırma diyagramı ekteki fiğürde gösterilmiştir. Bu sistem, rüzgar, güneş ve pil depolama gibi birden fazla enerji kaynağını, sistem operasyonunu optimize etmek için akıllı kontrol teknolojisi ile bütünleştirir.
Ⅳ.Rüzgar-Güneş Hibrit Güç Sisteminin Bileşenleri
Rüzgar-güneş hibrit güç sistemi, birkaç temel bileşenden oluşur:
Rüzgar Türbini: Rüzgar enerjisini mekanik enerjiye dönüştürür, bu da bir jeneratör aracılığıyla elektrik enerjisine dönüşür. Bu elektrik, bir kontrolcü aracılığıyla pilleri şarj eder ve bir inverter aracılığıyla yükleri besler.
Güneş PV Panelleri: Fotovoltaik etkiyi kullanarak güneş ışığını elektrik enerjisine dönüştürür, pilleri şarj eder ve bir inverter aracılığıyla yükleri besler.
Inverter Sistemi: Birden fazla inverterden oluşan bu sistem, pillerden gelen DC elektriği standart 220V AC'ye dönüştürür, AC yük cihazlarının istikrarlı çalışmasını sağlar. Ayrıca otomatik gerilim istikrarı özelliği ile güç kalitesini iyileştirir.
Kontrol Ünitesi: Güneş yoğunluğu, rüzgar hızı ve yük değişimlerine göre pil durumlarını ayarlar. Doğrudan güç dağıtımını DC/AC yüklerine yönetir ve fazla enerjiyi pillerde depolar. Yetersiz üretim sırasında pillerden çekerek sistemin sürekliliğini sağlar.
Pil Bankası: Hem rüzgar hem de güneş kaynaklarından gelen enerjiyi depolar, enerji düzenleme ve yük dengelemesinde kritik bir rol oynar. Kısa düşmeler sırasında sürekli güç tedarikini sağlar.
Rüzgar-güneş hibrit sistemlerin avantajları, enerji tamamlılığı sayesinde daha yüksek istikrarlık ve güvenilirlik, piller için daha az kapasite gereksinimi, yedek jeneratörlere olan bağımlılığın azalması ve bu nedenle daha iyi ekonomik ve sosyal faydaları içerir.
Ⅴ.Rüzgar-Güneş Hibrit Sistemlerin Özellikleri
Dış güç kaynağı olmadan rüzgar ve güneş kaynaklarını tamamen kullanır.
Gündüz-gece ve mevsimsel tamamlılık sağlar, yüksek sistem istikrarlığı ve maliyet etkinliğini garanti eder.
Bakım işini ve maliyetlerini önemli ölçüde azaltır.
Doğal afetlerden etkilenmeyen bağımsız güç tedariki sağlar.
Düşük voltajda güvenli olarak çalışır ve basit bakımı ile kolaydır.
Ⅵ.Rüzgar-Güneş Hibrit Boru Hattı İzleme Sistemlerinin Bileşenleri
Bu sistem, iki ana bölümden oluşur: saha istasyonları ve izleme merkezleri. Saha istasyonları şunları içerir:
Rüzgar Türbinleri: Rüzgar enerjisini piller için depolama ve kontrol kutularına besleme amacıyla elektrik enerjisine dönüştürür.
Güneş Panelleri: Güneş enerjisini piller için depolama veya doğrudan kullanım için elektrik enerjisine dönüştürür.
Kontrolcüler: Sistemin operasyonunu yönetir, en uygun şarj/deşarj döngülerini sağlar ve aşırı şarjdan korur.
Piller: Rüzgar türbinleri ve güneş panelleri tarafından üretilen fazla enerjiyi, eksiklik dönemlerinde kullanımı için depolar.
Ⅶ.Rüzgar-Güneş Hibrit İzleme İstasyonlarının Uygulanmasındaki Ana Dikkat Edilecek Noktalar
Rüzgar Türbini Seçimi: Pürüzsüz işlem ve estetik görünümü sağlar, kule yükünü minimize eder.
Optimal Yapılandırma Tasarımı: Yerel doğal kaynaklara dayalı olarak sistemin kapasitesini en üst düzeye çıkarır.
Kaldırma Kuvveti Tasarımı: Rüzgar türbini ve güneş panelinin boyutlarına ve yükleme yüksekliklerine bağlı olarak yapısal bütünlüğü sağlar.
Ⅷ.Rüzgar-Güneş Hibrit Sistemleriyle İlgili Endişelerin Giderilmesi
Güvenlik Endişeleri: Sistemler, potansiyel tehlikeleri önlemek için ciddi hava koşullarına karşı dayanıklı tasarlanmıştır.
Güç Tedarik Güvenilirliği: Değişken hava koşulları rağmen tutarlı güç tedarikini sağlamak için yeterli depolama çözümleri sunar.
Maliyet Sorunları: Teknolojik gelişmeler, bu sistemleri daha düşük işletme ve bakım maliyetleri ile geleneksel sistemlere kıyasla ekonomik olarak uygun hale getirmiştir.
Bu kısa özete, boru hattı izlemesi için rüzgar-güneş hibrit sistemlerinin bileşenleri, avantajları ve yaygın endişeleri ele alınmıştır.
