Integrert vind-sol hybrid strømløsning for fjerne øyer

Sammendrag​

Dette forslaget presenterer en innovativ integrert energiløsning som dypgrunnet kombinerer vindkraft, solcelleenergi, pumpet vannlagring og havvannsdesalineringsteknologi. Det har som mål å systematisk løse de sentrale utfordringene fjerntliggende øyer står overfor, inkludert vanskelig nettdekkning, høye kostnader ved dieselgenerasjon, begrensninger i tradisjonell batterilagring, og mangel på friskvann. Løsningen oppnår synergier og selvforsyning i "strømforsyning - energilagring - vannforsyning", og gir en pålitelig, økonomisk og grønn teknologisk vei for bærekraftig utvikling av øyer.

​I. Teknisk felt og bakgrunn utfordringer​

1. ​Teknisk felt​

Denne løsningen er et tverrfaglig, helhetlig teknologi, hovedsakelig omfattende:

• Fornybar energiproduksjon: Vindkraft og solcelleenergi.
• Storskala fysisk energilagring: Pumpet vannlagringsteknologi.
• Holistisk vannressursutnyttelse: Omvendt osmose havvannsdesalineringsteknologi.
• Effektiv intelligent kontroll: Flere energitypers samarbeidende kontroll og energiforvaltning.
1. ​Bakgrunn utfordringer​
• ​Energiforsyningsdilemma:​​ Fjerne øyer ligger langt fra fastlandsnett og er typisk avhengig av dyre dieselgeneratorener. Dette gjør dem utsatt for internasjonale oljeprisfluktuasjoner og vanskeligheter med drivstofftransport, noe som fører til høye strømpriser og ustabil forsyning, noe som alvorlig begrenser lokal økonomisk utvikling og befolknings levekvalitet.
• ​Begrensninger ved tradisjonell lagring:​​ Konvensjonelle vind-sol komplementære systemer er avhengige av batterilagring, som står overfor fire store flaskenhalsproblemer: kort levetid (krever hyppig erstattelse), høye kostnader, potensielle miljøforurensningsrisiko, og begrenset lagringskapasitet. Disse begrensningene gjør det vanskelig å støtte store, langevarige stabile energibehov på øyer.
• ​Ressursbehov konflikt:​​ Øyer lider av knappe friske vannressurser. Daglig vannforsyning er avhengig av ekstern transport eller små, energikrevende desalineringseinheter, begge ekstremt kostbare. Eksisterende kraftproduksjonssystemer og friskevannsfremstillingsanlegg opererer isolert, uten å oppnå synergetisk bruk av energi og ressurser.

​II. Kjerne teknisk løsning og systemkomposisjon​

Systemet består av tre kjerne moduler, organisk koordinert gjennom en intelligent kontroller.

​III. System driftsprinsipp (tre kjerne prosesser)​​

1. ​Intelligent strømdistribusjon og kontrolllogikk (kontroller-ledet)​​

Systemets kjernepunkt er den intelligente kontrolleren, som kontinuerlig sammenligner "total vind-sol energiproduksjon" med "total belastningsbehov (innbyggerforbruk + desalineringseenhetsforbruk)":

• ​Scenario 1: Produksjon ≥ Belastningsbehov​
• Førsteprioritet er å lade de små kapasitetsbatteriene for å fylle dem opp.
• Når batteriene er fullt oppladet, aktiveres pumpt vannlagringseenheten automatisk i pumpermodus, konverterer overskuddsstrøm til potensialenergi.
• Hvis det fortsatt er overskuddsstrøm igjen, prioriteres havvannsdesalineringseenheten for å operere med full kapasitet, konverterer strøm til verdifulle friskevannsressurser.
• ​Scenario 2: Produksjon < Belastningsbehov​
• Pumpt vannlagringseenheten aktiveres automatisk i turbinemodus for hydroelektrisk generasjon.
• Samtidig slipper batteriene strøm for å håndtere øyeblikksbelastningspeak, arbeider sammen for å dekke produksjonsunderskuddet og sikre kontinuerlig strømforsyning.
1. ​Pumpt vannlagring driftsprosess​
• ​Energilagringsfase (lav belastning / høy fornybar produksjon):​​ Benytter lavkostnad eller nullkostnad overskuddsvind/solstrøm for å pumpe havvann fra nedre reservoar (f.eks., havoverflate) til den opphøyd øvre reservoar. Dette oppnår storskala, langvarig, tapfri energilagring.
• ​Energifrigjøringsfase (toppbelastning / ingen vind eller sol):​​ Benytter høydeforskjellen for å slippe vann, som flyter ned for å rotere den reversible pumpe-turbinen og generere strøm. Denne prosessen starter raskt og reagerer hurtigt, effektivt glatter tilfeldigheten og intermittensen i fornybar strømproduksjon.
2. ​Havvannsdesalinering synergetisk prosess​

Havvann tas inn og sendes sekvensielt gjennom et multimediefilter (fjerner store partikler) og et patronfilter (fin filtrering). Det pressuriseres deretter av høytrykkspumpen og sendes til omvendt osmose membranmoduler for å produsere friskevann, som lagres i produktvannstanken. Hele denne prosessen drevet av systemstrøm. Som en avbrytbart, justerbar, høykvalitets belast, realiserer den perfekt den synergetiske konseptet "produser vann med strøm, bruk vannproduksjon for implisitt lagring."

​IV. Fordeler med løsningen​

• ​Maksimalisert ressursutnyttelse:​​ Utnytter fullt ut øyens rike vind- og solressurser, erstatter helt eller reduserer betydelig avhengigheten av importert diesel, senker energikostnader i kilen, og oppnår energiselvforsyning.
• ​Revolutionær optimalisering av lagringsløsning:​​ Hybridlagringsmodellen, "Pumpt vannlagring som primær + små kapasitetsbatterier som sekundær," overvinner grunnleggende de fire store ulemper med tradisjonelle batterier. Den tilbyr absolutte fordeler: enorm lagringskapasitet, lang levetid (tiår), miljøvennlighet, og lav total kostnad.
• ​Betydelig forbedret systemstrømforsyning stabilitet og pålitelighet:​​ Pumpet vannlagring kan raskt reagere på belastningsendringer, gir sterke toppklipp- og frekvensreguleringsevner. I kombinasjon med batterier som håndterer øyeblikksfluktuasjoner, gir det øyet netts stabilitet og strømkvalitet sammenlignbar med tradisjonelle nett.
• ​Synergetisk tilfredsstillelse av flere behov, drap flere fugler med én stein:​​ Innovativt integrerer havvannsdesalinering som et systembelast, løser samtidig de to kritiske overlevelses- og utviklingsutfordringene "mangel på strøm" og "mangel på vann" på øyer. Det oppnår en høy grad av integrasjon i "strømproduksjon - energilagring - friskevannsproduksjon," gir betydelige totale fordeler.
• ​Utmerket miljømessige og grønne lavkarbonfordeler:​​ Hele prosessen baserer seg på fornybar energi, resulterer i null karbonutslipp. Reduserer drastisk bruk og forurensning relatert til blyakkumulatorer. Det gir en bærekraftig grønn utviklingsvei for øygemenskaper, gir betydelige økologiske fordeler.