Integrisano rešenje za hibridnu vetro-solarnu energiju za oddaljene otoci

Апстракт

Овој предлог представува иновативно интегрирано енергетско решение која го комбинира дебелослојно ветарска енергија, фотovoltaична производство на електрична енергија, помпа-хидро складирање и технологија за опреснкување морска вода. Целта е системски да се одговори на основните предизвици со кои се соочуваат отдалечени острови, вклучувајќи тешко покривање на мрежата, високи трошоци на производството на електрична енергија со дизел, ограничувања на традиционалните батеријски системи за складирање и недостаток на пресна вода. Решението постигува синергија и самоодржливост во „опсигување на енергија - складирање на енергија - опсигување на вода“, што овозможува надежен, економски и зелен технолошки пат за устойчив развој на островите.

I. Техничко поле и предизвици во позадината

1. Техничко поле

Ова решение е мултидисциплинарна, комплетна технологија, главно обезбедува:

• Производство на возобновлива енергија: Ветарска и сончева фотоovoltaична производство на електрична енергија.
• Физичко складирање на голема скала: Технологија за помпа-хидро складирање.
• Комплексна употреба на водни ресурси: Технологија за опреснкување морска вода преку обратна осмоса.
• Ефикасно интелигентно контролирање: Контрола и управување на повеќе енергии.
1. Предизвици во позадината
• Дилема со опсигувањето на енергија: Отдалечените острови се далеку од материчките мрежи и типично зависат од високи трошоци на дизел генератори. Подложени на флуктуации на светските цени на нафта и трудности во превозот на гориво, ова доведува до високи цени на електрична енергија и нестабилно опсигување, што сериозно ограничува локалниот економски развој и квалитетот на живот на становите.
• Ограничувања на традиционалното складирање: Конвенционалните комплементарни системи на ветарска и сончева енергија зависат само од батеријски системи за складирање, кои се соочуваат со четири големи бутални точки: краток век (потребно често замена), високи трошоци, потенцијални ризици од загадување на околната средина и ограничен капацитет за складирање. Овие ограничувања прават тешко да се поддржуваат големи скали, долготрајно стабилни енергетски потреби на островите.
• Противуречност на барањето за ресурси: Островите страдаат од недостаток на пресна вода. Дневното опсигување на вода зависи од екстернален превоз или мал, високо енергетски потребни опреснители, оба извршно скапи. Постојните системи за производство на електрична енергија и опреснителни установки функционираат изолирани, без да успеат да постигнат синергија во користењето на енергија и ресурси.

II. Есенцијално техничко решение и состав на системот

Системот се состои од три есенцијални модули, органички координирани преку интелигентен контролер.

III. Принципи на работа на системот (три есенцијални процеси)

1. Интелигентна дистрибуција на енергија и логика на контрола (под водечество на контролерот)

Јадрото на системот е интелигентниот контролер, кој непрекинато ги споредува „вкупната производна на ветарска и сончева енергија“ со „вкупната потреба на терминалот (потреба на становите + потреба на единицата за опреснкување)“:

• Сценарио 1: Производство ≥ Потреба на терминалот
• Приоритет се дава на пополнување на батериите со мал капацитет.
• Кога батериите се пополнети, автоматски се активира единицата за помпа-хидро складирање во насосен модус, конвертирајќи излишна електрична енергија во потенцијален енергија.
• Ако остане излишна енергија, единицата за опреснкување на морска вода е приоритетно активирана за работа на целосна капацитет, конвертирајќи електрична енергија во ценна пресна вода.
• Сценарио 2: Производство < Потреба на терминалот
• Автоматски се активира единицата за помпа-хидро складирање во турбинен модус за хидроелектрично производство.
• Со исто така, батериите се исцрпуваат за да се справат со моментни врвни терминали, работат заедно за да го покријат недостатокот на производство и да гарантираат непрекинато опсигување на електрична енергија.
1. Процес на работа на помпа-хидро складирање
• Фаза на складирање на енергија (низок терминал / висока возобновлива производна): Искористува нискостојна или безплатна излишна ветарска/сончева енергија за да насосува морска вода од долната запасница (нпр. морска равнина) до високата горна запасница. Ова постигнува големскала, долготрајно, без губиток складирање на енергија.
• Фаза на отфрлање на енергија (врвен терминал / без ветар или сонце): Искористува разликата во висина за да отфрли вода, која потекнува и враќа обратниот насос-турбина за да произведе електрична енергија. Овој процес брзо почнува и брзо реагира, ефективно изглажувајќи случајноста и интермитентноста на возобновливите производни.
2. Синергија на процесот за опреснкување на морска вода

Морската вода се внесува и последователно поминува низ многомедијален филтер (уклањање на големи честички) и картузен филтер (фин филтрирање). Се притиснува преку високопритисок насос и се испраќа до модули на обратна осмоса за да се произведе пресна вода, која се складира во запасник за продуктна вода. Целиот процес е подтикнат од системска електрична енергија. Делувајќи како прекинувачка, прилагодлива, квалитетна терминал, тоа перфектно реализира концептот на „произведување на вода со електрична енергија, користење на производство на вода за имплицитно складирање“.

IV. Преимущества на решението

• Максимална употреба на ресурси: Полноста изкористува обилните ветарски и сончеви ресурси на островот, потполно ги заменува или значајно ги намалува зависноста од увоз на дизел, намалувајќи трошоците на енергија на извор, и постигнува енергетска самоодржливост.
• Револуционарна оптимизација на решението за складирање: Хибридниот модел за складирање, „Помпа-хидро складирање како првично + Батерији со мал капацитет како помошни“, фундаментално ги надминува четирите големи недостатоци на традиционалните батеријски системи. Тоа нуди абсолютни предности: масивен капацитет за складирање, долг век (десетилетия), пријателства со околината и ниски вкупни трошоци.
• Значајно подобрена стабилност и надежност на опсигувањето на електрична енергија: Помпа-хидро складирањето може брзо да реагира на промени на терминалот, нуди сила за искривување на врв и регулација на фреквенција. Комбинирано со батериите кои се справуваат со моментни колебании, тоа му дава островската мрежа стабилност и квалитет на електрична енергија сличен на традиционалните мрежи.
• Синергија во задоволување на повеќе потреби, убијање на повеќе птици со еден камен: Иновативно интегрира опреснкувањето на морска вода како системска терминал, едновремено решавајќи две критични предизвици за преживување и развој „недостаток на електрична енергија“ и „недостаток на вода“ на островите. Тоа постигнува висок степен на интеграција во „производство на електрична енергија - складирање на енергија - производство на пресна вода“, што нуди значајни вкупни предности.
• Изразени еколошки и зелени предности: Целиот процес е базиран на возобновливи енергии, што резултира во нула емисии на углерод. Драстично го намалува користењето и загадувањето поврзано со оловни-киселински батеријски системи. Тоа нуди устойчив зелен пат за развој за островските заедници, нуди значајни еколошки предности.