Integrēta vēja-saules hibrīda enerģijas risinājuma sistēma attālajiem salām

Kopsavilkums

Šis priekšlikums piedāvā inovatīvu integrētu enerģijas risinājumu, kas dziļi apvieno vēja enerģiju, fotovoltaisko enerģijas ražošanu, hidroakumulatoru un jūras ūdens dezinfekcijas tehnoloģijas. Tā mērķis ir sistēmiski risināt galvenos izaicinājumus, ar kuriem saskaras attālās salas, tostarp grīdas aprīkošanas grūtības, augstus dizelmašīnu enerģijas ražošanas izmaksas, tradicionālo akumulatoru ierobežojumus un ūdens resursu trūkumu. Risinājums sasniedz sinergiju un pašapkalpošanos "enerģijas piegāde - enerģijas uzglabāšana - ūdens piegāde", nodrošinot uzticamu, ekonomisku un zaļu tehnoloģisko ceļu salu ilgtspējīgam attīstībai.

I. Tehniskais jautājums un fona izaicinājumi

1. Tehniskais jautājums

Šis risinājums ir daudzdisciplināra, visaptveroša tehnoloģija, galvenokārt ietver:

• Atjaunojamās enerģijas ražošana: vēja un saules fotovoltaiskā enerģijas ražošana.
• Lielmēroga fiziska enerģijas uzglabāšana: hidroakumulatoru tehnoloģija.
• Vienkārša ūdens resursu izmantošana: inversā osmoze jūras ūdens dezinfekcijai.
• Efektīva intelektuāla pārvaldība: daudzas enerģijas sadarbības pārvaldība un enerģijas pārvaldība.
1. Fona izaicinājumi
• Enerģijas piegādes dilemmas: Attālās salas atrodas tālu no kontinenta tīkliem un parasti atkarīgas no dārgām dizelmašīnām. Starptautisko naftas cenu svārstību un degvielas transporta grūtību dēļ tas rada augstus elektroenerģijas cenas un nestabilu piegādi, smagi ierobežojot vietējo ekonomisko attīstību un iedzīvotāju dzīves kvalitāti.
• Tradicionālo uzglabāšanas ierobežojumi: Parastie vēja-saules kompleksie sistēmas atkarīgi tikai no akumulatoru uzglabāšanu, kas saskaras ar četriem galvenajiem šķēršļiem: īss mūža laiks (nepieciešama bieža aizvietošana), augsta cena, potenciālas vides piesārņojuma riski un ierobežota uzglabāšanas kapacitāte. Šie ierobežojumi padara grūtu atbalstīt salu lielos, ilgtermiņa stabila enerģijas prasības.
• Resursu pieprasījuma pretrunas: Salas cieš no retiem ūdens resursiem. Ikdienu ūdens piegāde atkarīga no ārējā transporta vai maziem, augstu enerģijas patēriņa dezinfekcijas vienībām, abi ļoti dārgi. Esošie enerģijas ražošanas sistēmas un ūdens ražošanas ierīces darbojas atsevišķi, nevar sasniegt energijas un resursu sinergiju izmantošanu.

II. Galvenais tehniskais risinājums un sistēmas sastāvs

Sistēma sastāv no trim galvenajiem moduļiem, organiski koordinēti caur intelektuālo kontrolētāju.

III. Sistēmas darbības principi (Trīs galvenie procesi)

1. Intelektuāla enerģijas sadalīšana un kontroles loģika (kontrolētājs vadīts)

Sistēmas pamats ir intelektuāls kontrolētājs, kas nepārtraukti salīdzina "kopējo vēja-saules enerģijas ražošanu" ar "kopējo slodzes prasību (ievērojamā patēriņa + dezinfekcijas vienības patēriņa)":

• Scenārijs 1: Ražošana ≥ Slodzes prasība
• Pirmā prioritāte ir mazkapacitāto akumulatoru uzlādēšana, lai papildinātu to lādi.
• Kad akumulatori ir pilni, automātiski aktivizē hidroakumulatoru pumpe režīmā, pārveidojot pārpalikusos enerģiju potenciālajā enerģijā.
• Ja paliek pārpalikusos enerģija, prioritāte ir jūras ūdens dezinfekcijas vienībai, lai strādātu pilnā jaudā, pārveidojot enerģiju vērtīgu ūdens resursu.
• Scenārijs 2: Ražošana < Slodzes prasība
• Hidroakumulatoru automātiski aktivizē turbinas režīmā, lai ražotu hidroelektrisko enerģiju.
• Tajā pašā laikā akumulatori izlādējas, lai apstrādātu momentānus šķidruma virsūzņēmumus, kopā strādājot, lai segtu ražošanas deficītu un nodrošinātu nepārtrauktu enerģijas piegādi.
1. Hidroakumulatoru darbības process
• Enerģijas uzglabāšanas fāze (zema slodze / augsta atjaunojamā enerģijas ražošana): Izmanto zemu vai bezmaksas pārpalikusos vēja/saules enerģiju, lai pumpe jūras ūdeni no apakšējā spogula (piem., jūras līmenis) uz augšējo spogulu. Tas sasniedz lielu mērogu, ilgstošu, bez zaudējumu enerģijas uzglabāšanu.
• Enerģijas izlaišanas fāze (virszemes slodze / nav vēja vai saules): Izmanto augstumu atšķirību, lai izplūstu ūdens, kas plūst lejup, lai grieztu reversīvo pumpu-turbīnu un ražotu elektrību. Šis process sākas ātri un reaģē ātri, efektīvi gludinot atjaunojamās enerģijas izvades nejaušumu un periodiskumu.
2. Jūras ūdens dezinfekcijas sinerģiskais process

Jūras ūdens tiek ieņemts un sekvenči pārnest caur daudzmediju filtru (noņem lielus daļiņus) un patronu filtru (finālā filtrācija). Tā pēc tam tiek spiesta ar augspiediena pompu un nosūtīta inversās osmozes membrānu moduļos, lai ražotu ūdens, kas tiek uzglabāts produktu ūdens rezervoirā. Visu šo procesu palaista sistēmas enerģija. Darbojoties kā pārtraukta, pielāgojama, augstā kvalitāte slodze, tā perfekti realizē "produkcijas ūdens ar enerģiju, izmantojot ūdens produkciju impliktai uzglabāšanai" sinerģisko konceptu.

IV. Risinājuma priekšrocības

• Maksimāla resursu izmantošana: Pilnībā izmanto salas bagātīgos vēja un saules resursus, pilnībā aizstājot vai būtiski samazinot atkarību no importētajiem dizelmašīnām, samazinot enerģijas izmaksas avotā, un sasniedzot enerģijas pašapkalpošanos.
• Revolutionāra uzglabāšanas risinājuma optimizācija: Hibrīda uzglabāšanas modelis, "Hidroakumulatori kā galvenais + Mazkapacitātie akumulatori kā palīgs", fundamentāli pārvar vispārpieejamos akumulatoru četrus galvenos trūkumus. Tas piedāvā absolūtas priekšrocības: masīvu uzglabāšanas kapacitāti, ilgu mūža laiku (desmitgades), videi draudzīgu un zemu kompakto izmaksu.
• Būtiski palielināta sistēmas enerģijas piegādes stabilitāte un uzticamība: Hidroakumulatori var ātri reaģēt uz slodzes maiņām, sniedzot stiprus šķidruma samazināšanas un frekvences regulācijas spējas. Kopā ar akumulatoriem, kas apstrādā momentānus svārstības, tas dod salas tīklam stabilitāti un enerģijas kvalitāti, kas salīdzināma ar tradicionālajiem tīkliem.
• Dažādu vajadzību sinerģiska apmierināšana, nogalinot vairākus putnus ar vienu gaismu: Inovatīvi integru jūras ūdens dezinfekciju kā sistēmas slodzi, vienlaikus risinot divus kritiskus salas izdzīvošanas un attīstības izaicinājumus "trūkst enerģijas" un "trūkst ūdens". Tas sasniedz augstu integrāciju "enerģijas ražošanā - enerģijas uzglabāšanā - ūdens ražošanā", radot nozīmīgas visaptverošas priekšrocības.
• Izcelīgas vides un zaļas zemas oglekļa priekšrocības: Vesels process balstīts uz atjaunojamām enerģijas avotiem, rezultējot nulles oglekļa emisijām. Tas drastiski samazina plumbākumju akumulatoru izmantošanu un piesārņojumu. Tas piedāvā ilgtspējīgu zaļu attīstības ceļu salu kopienām, nodrošinot nozīmīgus eko-benefits.