Entegre Rüzgar-Güneş Hibrit Güç Çözümü Uzak Adalar İçin

Özet

Bu teklif, rüzgar enerjisi, güneş fotovoltaik enerji üretimi, pompalı hidro depolama ve deniz suyu tazlama teknolojilerini derin bir şekilde birleştiren yenilikçi entegre bir enerji çözümünü sunmaktadır. Uzak adaların karşılaştığı temel zorlukları, ağ kapsamının zorluğu, dizel enerji üretiminin yüksek maliyeti, geleneksel pillerin sınırlılığı ve tatlı su kaynaklarının azlığı gibi konulara sistemli bir şekilde çözüm getirmeyi amaçlamaktadır. Çözüm, "elektrik sağlama - enerji depolama - su sağlama" arasında sinerji ve kendi kendine yeterliliği sağlayarak, adaların sürdürülebilir gelişimi için güvenilir, ekonomik ve yeşil bir teknoloji yolunu sunmaktadır.

I. Teknik Alan ve Arka Plan Zorlukları

1. Teknik Alan

Bu çözüm, genellikle aşağıdaki alanları kapsayan disiplinler arası, kapsamlı bir teknolojidir:

• Yenilenebilir Enerji Üretimi: Rüzgar enerjisi ve güneş fotovoltaik enerji üretimi.
• Büyük Ölçekli Fiziksel Enerji Depolama: Pompalı hidro depolama teknolojisi.
• Kapsamlı Su Kaynağı Kullanımı: Ters osmoz deniz suyu tazlama teknolojisi.
• Verimli Akıllı Kontrol: Çoklu enerji işbirlikli kontrol ve enerji yönetimi.
1. Arka Plan Zorlukları
• Enerji Sağlama Dilemması: Uzak adalar, ana kar ağından uzakta olup genellikle yüksek maliyetli dizel jeneratörlere bağımlıdır. Uluslararası petrol fiyatlarında yaşanan dalgalanmalar ve yakıt taşımacılığında yaşanan zorluklar, bu durumun sonucunda yüksek elektrik fiyatları ve dengesiz sağlama ortaya çıkmaktadır, bu da yerel ekonomik gelişimi ve sakinlerin yaşam kalitesini ciddi olarak kısıtlamaktadır.
• Geleneksel Depolamanın Sınırlılıkları: Geleneksel rüzgar-güneş uyumlu sistemler, sadece pil depolamasına dayanmaktadır, bu da dört büyük engelle karşı karşıyadır: kısa ömürlülük (sıklıkla değiştirilmesi gerektiği), yüksek maliyet, potansiyel çevre kirliliği riskleri ve sınırlı depolama kapasitesi. Bu sınırlılıklar, adaların geniş ölçekli, uzun vadeli istikrarlı enerji taleplerini desteklemesi açısından zorlaşmaktadır.
• Kaynak Talebi Çelişkisi: Adalar, tatlı su kaynaklarının azlığı ile mücadele etmektedir. Günlük su sağlanması, dış taşımaya veya küçük, yüksek enerji tüketen tazlama ünitelerine bağlıdır, her ikisi de aşırı maliyetlidir. Mevcut enerji üretim sistemleri ve tatlı su üretim tesisleri, enerji ve kaynakların sinerjik kullanımını gerçekleştiremedikleri için yalıtılmış olarak faaliyet göstermektedir.

II. Temel Teknik Çözüm ve Sistem Bileşimi

Sistem, üç temel modülden oluşmaktadır ve akıllı bir kontrolör aracılığıyla organik bir şekilde koordinasyon sağlanır.

III. Sistem İşleme Prensipleri (Üç Temel Süreç)

1. Akıllı Güç Dağıtımı ve Kontrol Mantığı (Kontrolör Yönetimi)

Sistem merkezi, sürekli olarak "toplam rüzgar-güneş güç üretimi" ile "toplam yük talebi (sakin tüketimi + tazlama ünitesi tüketimi)" arasında karşılaştırma yapan akıllı kontrolördür:

• Senaryo 1: Üretim ≥ Yük Talebi
• Öncelik, küçük kapasiteli pillerin şarj edilmesine verilir.
• Piller dolunca, pompalı depolama ünitesi otomatik olarak pompalama modunda etkinleştirilir, fazla elektrik enerjisi potansiyel enerjiye dönüştürülür.
• Eğer fazla güç kalırsa, deniz suyu tazlama ünitesi tam kapasitede çalıştırılır, elektrik değerli tatlı su kaynağına dönüştürülür.
• Senaryo 2: Üretim < Yük Talebi
• Pompalı depolama ünitesi, otomatik olarak hidroelektrik üretim modunda etkinleştirilir.
• Aynı zamanda, piller anlık zirve yüklerini ele almak üzere boşaltılır, birlikte üretim eksikliğini kapatır ve sürekli güç sağlama sağlar.
1. Pompalı Hidro Depolama İşlem Süreci
• Enerji Depolama Aşaması (Düşük Yük / Yüksek Yenilenebilir Üretim): Düşük maliyetli veya sıfır maliyetli fazla rüzgar/güneş gücü, deniz seviyesindeki aşağıda bulunan rezervuardan yükseltilmiş yukarıda bulunan rezervuara suyu pompalamak için kullanılır. Bu, geniş ölçekli, uzun süreli, kayıpsız enerji depolama sağlar.
• Enerji Serbest Bırakma Aşaması (Zirve Yük / Rüzgar veya Güneş Yok): Yükseklik farkı kullanılarak, su aşağı doğru akıp ters çevrilebilir pompa-türbünü döndürerek elektrik üretir. Bu süreç hızlı başlar ve hızlı tepki verir, yenilenebilir güç çıktısının rastgele ve ara sıra olması sorununu etkili bir şekilde yumuşatır.
2. Deniz Suu Tazlama Sinerjik Süreci

Deniz suyu alınır ve sırasıyla çok medya filtresi (büyük parçacıkları kaldırır) ve kartuş filtresi (ince filtreleme) üzerinden geçirilir. Sonrasında yüksek basınçlı pompa tarafından basıncı artırılır ve ters osmoz membran modüllerine gönderilerek tatlı su üretimi yapılır, bu da ürün su havuzunda saklanır. Bu tüm süreç, sisteme elektrik ile sürücülür. Kesintili, ayarlanabilir, yüksek kaliteli bir yük olarak, "elektrik ile su üretme, su üretimi için kapalı depolama" sinerjik kavramını mükemmel bir şekilde gerçekleştirir.

IV. Çözümün Faydaları

• En Az Kaynak Kullanımı: Adanın bol rüzgar ve güneş kaynaklarını tamamen kullanır, ithal dizelden olan bağımlılığı tamamen yerine getirir veya önemli ölçüde azaltır, enerji maliyetlerini kökten düşürür ve enerji kendi kendine yeterliliğini sağlar.
• Depolama Çözümünün Devrim Niteliğinde Optimizasyonu: "Pompalı Hidro Depolama birincil + Küçük Kapasiteli Pilller yardımcı" hibrit depolama modeli, geleneksel pillerin dört büyük dezavantajını temelden aşar. Muazzam depolama kapasitesi, uzun ömürlülük (on yıllar), çevre dostu ve düşük toplam maliyet avantajları sunar.
• Sistem Elektrik Sağlama İstikrarı ve Güvenilirliğinin Ani Artışı: Pompalı hidro depolama, yük değişimlerine hızlı tepki verir, güçlü zirve kesme ve frekans düzenleme yetenekleri sağlar. Anlık dalgalanmaları ele almak üzere pillerle birlikte, adanın ağı, geleneksel ağlara benzer istikrar ve güç kalitesine sahip olur.
• Birden Fazla İhtiyaç Karşılama ve Bir Taşla Birden Fazla Kuş Vurma: Deniz suyu tazlamayı sistem yükü olarak yenilikçi bir şekilde bütünleştirerek, adalarda "elektrik eksikliği" ve "su eksikliği" gibi iki kritik hayatta kalma ve geliştirme zorluklarını aynı anda çözer. "Enerji üretimi - enerji depolama - tatlı su üretimi" arasında yüksek derecede bütünleşme sağlar, önemli toplam faydalar elde eder.
• Belirgin Çevresel ve Yeşil Düşük Karbon Avantajları: Tüm süreç, yenilenebilir enerjiye dayanır, sıfır karbon salınımı sağlar. Kurşun-asit pillerinin kullanımı ve kirliliğini drastik olarak azaltır. Ada topluluklarına sürdürülebilir yeşil bir geliştirme yolunu sunar, önemli ekolojik faydalar sağlar.