Integroitu tuuli-aurinkoyhdistelmävoimalaratkaisu kaukaisille saarille

Yhteenveto

Tämä ehdotus esittelee innovatiivisen yhdennetyn energiaratkaisun, joka yhdistää syvällisesti tuulivoiman, aurinkosähkön, pumppuvarastointi- ja meriveden desalinoinnin teknologiat. Se pyrkii järjestelmällisesti ratkaisemaan syrjäsaarten kohtaamat ytimekkäät haasteet, kuten hankala sähköverkon kattavuus, dieselvoimaloiden korkeat kustannukset, perinteisten akkujen rajoitukset ja makean veden resurssien puutteellisuus. Ratkaisu saavuttaa synergian ja itsenäisyyden "sähköntarjoamisessa - energian varastoinnissa - vedentarjoamisessa", tarjoten luotettavan, taloudellisen ja vihreän teknologisen polun saarten kestävälle kehitykselle.

I. Tekninen ala ja taustahaasteet

1. Tekninen ala

Tämä ratkaisu on monitieteinen, laaja-alainen teknologia, joka käsittää pääasiassa:

• Uusiutuvan energian tuotannon: Tuulivoima ja aurinkosähkö.
• Suuren mittakaavan fysillisen energian varastoinnin: Pumppuvarastointiteknologia.
• Kattavan veden resurssien hyödyntämisen: Meriveden desaloinnin osmosireverse-teknologia.
• Tehtävän tehokkaaseen älyiseen hallintaan: Monipuolinen energia yhteistyöhallinta ja energiahallinta.
1. Taustahaasteet
• Energiantarjonnan dilemma: Syrjäsaaret ovat kaukana maanpaikallisista sähköverkoista ja tyypillisesti riippuvaisia kalliista dieselienergiasta. Kansainvälisten öljyn hintavaihtelujen ja polttoaineenkuljetuksen vaikeuksien vuoksi tämä johtaa korkeisiin sähköhintoihin ja epävakaaseen toimitukseen, mikä rajoittaa voimakkaasti paikallista talouskehitystä ja asukkaiden elämänlaatua.
• Perinteisten varastointiratkaisujen rajoitukset: Perinteiset tuuli-aurinko komplementaarijärjestelmät perustuvat pelkästään akkuvarastointiin, joka kohtaa neljä tärkeää pullonkaula: lyhyt käyttöikä (vaaditaan usein uudistaminen), korkeat kustannukset, mahdolliset ympäristöongelmat ja rajallinen varastokapasiteetti. Nämä rajoitukset tekevät sen vaikeaksi tukea suuria, pitkäaikaisia energiatarpeita saarten kontekstissa.
• Resurssitarpeiden ristiriidat: Saaret kärsivät makean veden resurssien puutteesta. Päivittäinen veden tarjoaminen perustuu ulkopuolelta tapahtuvaan kuljetukseen tai pieniin, energiatehokkaisiin desalinointiyksikköihin, molemmat erittäin kalliina. Olemassa olevat sähköntuotantojärjestelmät ja makean veden tuotantoyksiköt toimivat erillisinä, eivätkä kykene saavuttamaan energian ja resurssien synergistista käyttöä.

II. Ydinratkaisu ja järjestelmän koostuminen

Järjestelmä koostuu kolmesta ytimen moduulista, jotka koordinoidaan älykontrollerin kautta.

III. Järjestelmän toiminnan periaate (kolme ytimen prosessia)

1. Älykäs sähköjakelu ja hallintalogiikka (ohjausyksikkö johtaa)

Järjestelmän ydin on älykäs ohjausyksikkö, joka jatkuvaan vertaa "yhteistä tuulivoima-aurinkosähköntuotantoa" "yhteisessä kuorma vaatimuksessa (asukas kulutus + desalinointiyksikkö kulutus)":

• Skenaario 1: Tuotanto ≥ Kuorma vaatimus
• Ensiksi ladataan pienkapasiteettiset akut täyttääkseen ne.
• Kun akut on täytetty, pumppuvarastointiyksikkö aktivoituu automaattisesti pumpputilassa, muuttaen ylijäämä sähköä potentiaaliseksi energiaksi.
• Jos ylijäämä sähköä on vielä, annetaan etusija meriveden desalinointiyksikölle toimimaan täysi kapasiteetilla, muuttaen sähköä arvokkaaksi makeaksi veteen.
• Skenaario 2: Tuotanto < Kuorma vaatimus
• Pumppuvarastointiyksikkö aktivoituu automaattisesti tuuri tilassa tuottamaan sähköä.
• Saman aikana, akut purkautuvat käsittelemään hetkellisiä huippukuormia, työskentelevät yhdessä kattamaan tuotannon puutteen ja varmistamaan jatkuvan sähköntoimituksen.
1. Pumppuvarastoinnin toimintaprosessi
• Energian varastointifase (alhainen kuorma / korkea uusiutuva tuotanto): Hyödyntää alhaisia tai nollakustannuksia ylijäämä tuuli/aurinkovoima pumpaamaan meriveden alajärvistä (esim. merenpinnan taso) korkeampaan yläjärveen. Tämä saavuttaa suuren mittakaavan, pitkäkestoiset, häviönvapaat energiavarastoinnin.
• Energian vapautusfase (huippukuorma / ei tuulta tai aurinkoa): Hyödyntää korkeuseron vapauttaa vettä, joka virtaa alas käynnistää käänteisen pumpituurin ja tuottaa sähköä. Tämä prosessi alkaa nopeasti ja reagoi nopeasti, tehokkaasti tasaten uusiutuvan sähköntuotannon satunnaisuuden ja epäjatkuvuuden.
2. Meriveden desalinoinnin synergistinen prosessi

Merivesi otetaan sisään ja kulkee sekvenssissä monimedia-suodattimen (poistaa isot osat) ja patruunasuodattimen (tarkka suodatus) kautta. Sitten se painetaan korkeanpaineen pumpun avulla ja lähetetään reverse-osmosismembranien tuottamaan makeaa vettä, joka varastoidaan tuotetuotankkiin. Koko prosessi ajetaan järjestelmän sähköllä. Toimien keskeyttävänä, säätelynä, korkealaatuiseksi kuormana, se täydellisesti toteuttaa "veden tuotannon sähköllä, veden tuotannon epäsuorana varastoinnina" synergia-idean.

IV. Ratkaisun edut

• Resurssien maksimointi: Hyödyntää täysin saaren runsaita tuuli- ja aurinkoresursseja, korvaamaan kokonaan tai merkittävästi vähentämään tuontidieselin riippuvuutta, alentaa energiakustannuksia lähtökohtaisesti, ja saavuttaa energian itsenäisyys.
• Varastointiratkaisun vallankumouksellinen optimointi: "Pumppuvarastointi pääasiallisena + pienkapasiteettiset akut apuna" yhdistelmävarastointimalli ylittää perinteisten akkujen neljä tärkeää heikkoutta. Se tarjoaa ehdottomat edut: valtava varastokapasiteetti, pitkä käyttöikä (vuosikymmeniä), ympäristöystävällisyys, ja alhaiset yhteiskustannukset.
• Järjestelmän sähköntarjonnan vakauden ja luotettavuuden merkittävä parantaminen: Pumppuvarastointi voi nopeasti reagoida kuorman muutoksiin, tarjoten vahvat huippupotentiaalisen leikkaamisen ja taajuussäädön kyvyt. Yhdistettynä akkujen kanssa käsittelemään hetkellisiä vaihteluja, se antaa saaren sähköverkolle vakauden ja sähkölaadun, joka on verrattavissa perinteisiin sähköverkkoihin.
• Monien tarpeiden synergistinen tyytyväisyys, tappa monta lintua yhdellä kivellä: Innovaatio integroi meriveden desalinoinnin järjestelmän kuormaksi, samalla ratkaisee kaksi kriittistä selviytymis- ja kehityshaastetta "sähkön puute" ja "veden puute" saarilla. Se saavuttaa korkean asteen integraation "sähköntuotannossa - energian varastoinnissa - makean veden tuotannossa", tuottaa merkittäviä yhteisiä etuja.
• Näkyvät ympäristö- ja vihreä alhaishiilinen etu: Koko prosessi perustuu uusiutuviin energialähteisiin, mikä johtaa nollan hiilidioksidipäästöihin. Se drastisesti vähentää lohde-akun käyttöä ja saastumista. Se tarjoaa kestävän vihreän kehityksen polun saariyhteisöille, tarjoaa merkittäviä ekologisia etuja.