Integrált szélmű-tapadó hibrid energia megoldás távoli szigetek számára

Kivonat​

Ez a javaslat egy innovatív integrált energia megoldást mutat be, amely mélyen kombinálja a szélerőműveket, a napelemparkokat, a hidroenergia tárolást és a tengeri vizesedés technológiáit. A célja, hogy rendszeresen megoldja a távoli szigetek által tapasztalt alapvető kihívásokat, beleértve a hálózat lefedettségének nehézségeit, a diesel generátorok magas költségeit, a hagyományos akkumulátor tárolás korlátait, valamint a tiszta víz forrásainak hiányát. A megoldás "energiaellátás - energiatárolás - vízellátás" területén elér egy szinergiát és önállóságot, megbízható, gazdaságos és zöld technológiai útvonalat nyújtva a szigetek fenntartható fejlődéséhez.

​I. Technikai terület és háttérbeli kihívások​

1. ​Technikai terület​

Ez a megoldás egy több tudományterületre átnyúló, komplex technológia, főleg a következőket tartalmazza:

• Megújuló energia termelés: Szél- és napelemparkok.
• Nagy léptékű fizikai energiatárolás: Hidroenergia tárolási technológia.
• Teljes körű vízforrás használat: Tengeri vizesedés reverz osmózis technológiával.
• Hatékony intelligens irányítás: Több energiaforrás közötti együttműködő irányítás és energia kezelés.
1. ​Háttérbeli kihívások​
• ​Energiaellátási dilemma:​​ A távoli szigetek messze találhatók a főszárazföldi hálózattól, és általában magas költségű diesel generátorokra támaszkodnak. Az olajárak világszerte változása és a üzemanyag-szállítás nehezenyei miatt ez magas villamos energia árakhoz és instabil ellátáshoz vezet, súlyosan korlátozva a helyi gazdasági fejlődést és a lakosság életminőségét.
• ​Hagyományos tárolás korlátai:​​ A hagyományos szél-nap komplementer rendszerek csak akkumulátor tárolásra támaszkodnak, ami négy nagy botlányt jelent: rövid élettartam (gyakori cserére van szükség), magas költség, potenciális környezetszennyezési kockázat, és korlátozott tárolókapacitás. Ezek a korlátok nehézítik, hogy a szigetek nagy léptékű, hosszú távú stabil energiaigényeit támogassák.
• ​Erőforrás igény kontradikciója:​​ A szigeteken ritkán található tiszta víz. A napi vízellátás külső szállításra vagy kis, nagy energiával működő vizesedési egységekre támaszkodik, mindkettő extrém költséges. A meglévő energia termelő rendszerek és a tiszta víz termelő berendezések izoláltan működnek, nem sikerül szinergiát kialakítani az energia és erőforrások között.

​II. Alapvető technikai megoldás és rendszer összetevők​

A rendszer három alapmodullal áll, amelyek intelligens irányító segítségével szervezve működnek.

​III. Rendszer működési elvei (három alapvető folyamat)​​

1. ​Intelligens energia elosztás és irányítási logika (irányító vezetése alatt)​​

A rendszer központja az intelligens irányító, amely folyamatosan összehasonlítja a "teljes szél-nap energia termelését" a "teljes terhelési igényekkel (lakossági fogyasztás + vizesedési egység fogyasztás)":

• ​Forgatókönyv 1: Termelés ≥ Terhelési igény​
• Előnyben részesíti a kis kapacitású akkumulátorok feltöltését, hogy pótolják a töltöttségüket.
• Amint a akkumulátorok betelnek, automatikusan aktiválódik a hidroenergia tároló egység pumpa módban, a felesleges energiát potenciális energiává alakítva.
• Ha továbbra is marad felesleges energia, a tengeri vizesedési egység prioritás szerint full capacity-ban működik, a felesleges energiát értékes tiszta vízzé alakítva.
• ​Forgatókönyv 2: Termelés < Terhelési igény​
• A hidroenergia tároló egység automatikusan aktiválódik turbina módban, hidroelektromos energiát termelve.
• Ugyanakkor a akkumulátorok pillanatos csúcsterhelés kezelésére kibocsátanak, együtt dolgozva a termelési hiányt pótlva és a folyamatos energiaellátást biztosítva.
1. ​Hidroenergia tároló működési folyamat​
• ​Energia tárolási fázis (alacsony terhelés / magas megújuló energia termelés):​​ Alacsony költségű vagy ingyenes felesleges szél- vagy napenergiát használ, hogy a vízt az alsó tóból (pl. tengeri szint) a magasabb felső tóba pumpálja. Ez nagy léptékű, hosszú ideje, veszteségtelen energiatárolást eredményez.
• ​Energia kibocsátási fázis (csúcsterhelés / nincs szél vagy napfény):​​ A magasság különbség kihasználásával a vízt leengedi, ami a fordítható pumpa-turbinát forgatva elektromosságot termel. Ez a folyamat gyorsan indul és gyorsan reagál, hatékonyan simítva a megújuló energia termelés véletlenszerűségét és szakadozását.
2. ​Tengeri vizesedési szinergiás folyamat​

A tengeri víz behúzódik, és sorban áthalad egy többmédiás szűrőn (nagy részecskék eltávolítása) és egy cartus szűrőn (finom szűrés). Ezután a magas nyomású szivattyú nyomáson kényszeríti a vizet a reverz osmózis membrán modulokba, ahol tiszta víz formálódik, amely a termelt víz tárcaiban tárolódik. Ez a teljes folyamat a rendszer elektromossága által hajtódik. Minőségi, beállítható, megszakítható terhelésként kiválóan megvalósítja a "víz termelése elektromossággal, a víz termelés rejtett tárolásként" szinergiás fogalmát.

​IV. A megoldás előnyei​

• ​Maximalizált erőforrás kihasználás:​​ Teljes mértékben kihasználja a sziget gazdag szél- és napenergiaforrásait, teljesen helyettesítve vagy jelentősen csökkentve a behozatalra szoruló dizel függőséget, alacsonyítva az energia költségeit forrásban, és elérve az energia önállóságot.
• ​Forradalmi tárolási megoldás optimalizálása:​​ A "Hidroenergia tárolás elsődleges + Kis kapacitású akkumulátorok másodlagos" hibrid tárolási modell alapvetően legyőzi a hagyományos akkumulátorok négy nagy hátrányát. Abszolút előnyökkel bír: óriási tárolókapacitás, hosszú élettartam (évtizedek), környezettudatos, és alacsony átfogó költség.
• ​Jelentősen növelt rendszer energiaellátási stabilitás és megbízhatóság:​​ A hidroenergia tárolás gyorsan reagál a terhelési változásokra, erős csúcstömörítési és frekvencia szabályozási képességeket biztosít. A pillanatos fluktuációk kezelésére használt akkumulátorokkal együtt a szigeti hálózat stabilitását és energiaminőségét olyan szintre emeli, ami a hagyományos hálózatokkal hasonlítható.
• ​Több igény szinergiás kielégítése, több probléma megoldása egy fellépésben:​​ Innovatívan integrálja a tengeri vizesedést a rendszer terhelésébe, egyidejűleg megoldva a szigetek "elektromosság hiánya" és "tiszta víz hiánya" kritikus túléledési és fejlődési kihívásait. Elér egy magas szintű integrációt az "energia termelés - energiatárolás - tiszta víz termelés" területén, jelentős átfogó előnyöket hozva.
• ​Kiemelkedő környezeti és zöld alacsony szén-dioxid-kibocsátású előnyök:​​ A teljes folyamat megújuló energia alapján működik, ami nullát eredményez a szén-dioxid kibocsátásban. Drasztikusan csökkenti a ólom-acid akkumulátorok használatát és a vele járó szennyezést. Fenntartható zöld fejlesztési utat nyújt a szigeti közösségek számára, jelentős ökológiai előnyökkel.