Pulau dan Tapak Terpencil: Melakukan Nombor Apabila Diesel Tidak Dapat Mendaki Bukit

Artikel

16 Jun 2020

Di tapak terpencil di Maluku, Palawan dan Sabah, diesel yang dihantar boleh menelan kos beberapa kali ganda harga pam. Sebaik sahaja pengangkutan, pengendalian, kerugian, kecurian dan penyelenggaraan penjana dimasukkan, kos setiap kWj beban yang disampaikan setiap tahun menghasilkan jawapan balas intuitif — dan menunjukkan dengan tepat di mana plumbum-karbon dan litium masing-masing menang.

Harga Genset Diesel di Pulau

Tapak terpencil di pulau luar Maluku, Papua dan Sulawesi di Indonesia, di Palawan dan tanah tinggi Mindanao di Filipina, dan di pedalaman Sabah dan Sarawak berkongsi satu harta: grid sama ada tidak wujud atau tiba hanya beberapa jam sehari. Sandaran di tapak ini bukan sandaran sama sekali — ia adalah bekalan utama, dan penjana diesel beroperasi lapan hingga dua puluh jam sehari. Pada ketika itu harga rentetan bateri tidak relevan; apa yang penting ialah kos per kWj beban yang disampaikan setiap tahun. Kos diesel penghantaran mempunyai lima komponen: harga pam, pengangkutan ke jeti, pengangkutan kaki kedua dari jeti ke tapak (bot, motosikal, pengangkutan manusia), kerugian penyimpanan dan kecurian, dan penyelenggaraan dan baik pulih penjana dilunaskan mengikut jam berjalan. Di tapak bukit yang memerlukan porterage, kaki kedua sahaja boleh menjadi satu hingga dua kali ganda harga bahan api; tambah servis setiap 500 jam dan baik pulih setiap 5,000 jam dan laluan diesel biasanya menelan kos dua hingga empat kali penjanaan diesel bandar bagi setiap kWj. Dan nombor itu bergerak dengan harga bahan api dan kapasiti logistik — pembolehubah yang tiada kawalan pengendali.

Menukar Harga Bateri kepada Kos setiap kWj-Tahun

Perbandingan bateri tidak bermakna melainkan ditukar kepada asas biasa. Pengiraan yang betul menjumlahkan harga belian, bilangan penggantian sepanjang hayat perkhidmatan, pengangkutan dan buruh untuk setiap penggantian, dan kos tenaga bagi kehilangan caj/nyahcas, kemudian membahagikan mengikut kapasiti undian × kedalaman nyahcas yang boleh digunakan × tahun berbasikal, memberikan kos setiap kWj-tahun. Ambil rentetan 48V/100Ah berkadar 4.8 kWj: pada 50% kedalaman nyahcas hanya 2.4 kWj boleh digunakan, dan pada kitaran harian yang 2.4 kWj mesti membawa 365 hari. Jika rentetan diganti setiap tiga tahun, ketiga-tiga pembelian dikira — bukan sahaja yang pertama. Langkah tunggal ini mendedahkan dua ralat biasa: menganggap kapasiti undian sebagai kapasiti boleh guna, dan menganggap hayat reka bentuk sebagai hayat kitaran. Di bawah berbasikal harian, bateri yang diberi nilai perkhidmatan apungan selama dua belas tahun boleh menghantar hanya 300 hingga 500 kitaran — habis dalam tempoh setahun.

Mengapa Plumbum-Karbon Sesuai dengan Berbasikal Harian

Di bawah satu kitaran cas-nyahcas sehari dengan tempoh yang lama pada keadaan separa cas, AGM biasa gagal dengan ketara: plat negatif sulfat cepat dalam PSoC, membentuk hablur sulfat plumbum padat yang voltan cas normal tidak dapat dikurangkan, jadi kapasiti hilang secara kekal. Plumbum-karbon menangani perkara ini secara langsung dengan menambahkan karbon teraktif pada plat negatif, mewujudkan gabungan mekanisme penyimpanan kapasitif dan elektrokimia supaya arus cas lebih disukai mengambil laluan kapasitif dan sulfat tidak terkumpul di permukaan plat. Siri LLC (300–1,000Ah, enam model, 2V) menggunakan teknologi kapasitans plumbum-karbon dengan empat hingga lima kali hayat kitaran produk konvensional dalam tugas PSoC, lebih kurang 30% penerimaan caj yang lebih baik dan hayat reka bentuk selama dua puluh tahun. Untuk tapak pulau, pengecasan 30% lebih pantas mungkin lebih penting daripada hayat kitaran: penjana berjalan hanya beberapa jam sehari, tetingkap pengecasan pendek, dan penerimaan pengecasan menentukan jumlah tenaga yang dipulihkan setiap hari — dan oleh itu sama ada tapak itu bertahan sehingga tempoh penjanaan seterusnya.

Apabila Litium Adalah Jawapan Yang Tepat

Litium bukan karbon plumbum yang dinaik taraf; ia adalah sempadan kebolehgunaan yang berbeza. Sistem 48V LiFePO4 (siri SDA10, 50–200Ah, empat model) menawarkan nyahcas 1C berterusan dan hayat kitaran yang sangat panjang pada satu pertiga hingga satu separuh isipadu dan berat kapasiti asid plumbum yang setara. Tiga situasi memihak kepada litium: tapak dengan ruang terhad atau pemuatan lantai, seperti kabinet kecil yang dipasang pada platform menara di mana asid plumbum tidak sesuai; aplikasi yang memerlukan arus segera yang tinggi, di mana 1C bermaksud rentetan 100Ah boleh menghantar 100A secara berterusan, yang asid plumbum tidak dapat dilakukan dalam jumlah yang sama; dan tapak dengan hayat perkhidmatan melebihi sepuluh tahun dan kos pengangkutan yang sangat tinggi, di mana kos pertama yang tinggi diimbangi oleh dua penggantian yang dielakkan. Sebaliknya, di tapak di mana suhu ambien kekal melebihi 45°C tanpa pengurusan haba, kelebihan hayat litium terhakis secara mendadak dan toleransi haba plumbum-karbon lebih boleh dipercayai. Ujian itu bukanlah teknologi yang lebih maju, tetapi yang mana antara tiga — profil suhu, kekerapan berbasikal, kos pengangkutan — yang paling mahal di tapak itu.

Tiga Topologi Hibrid

Tapak pulau hampir tidak pernah berjalan pada satu sumber, dan pilihan topologi menentukan kecekapan keseluruhan. Yang pertama ialah diesel-utama dengan penimbal bateri: penjana berjalan melawan beban dan bateri menutup jurang pertukaran dan penutupan semalaman. Kos pengubahsuaian terendah, sesuai untuk beban kecil di mana bekalan bahan api boleh digunakan tetapi grid tidak ada sepenuhnya. Yang kedua ialah solar tambah bateri serta siap sedia diesel: PV menyediakan beban dan mengecas bateri pada siang hari, bateri dinyahcas pada waktu malam dan diesel hanya bermula selepas mendung berpanjangan atau kehabisan bateri. Waktu operasi diesel boleh jatuh di bawah dua sehari dengan penjimatan bahan api terbesar, tetapi ia memerlukan kawasan tatasusunan dan perlindungan habuk yang mencukupi. Yang ketiga ialah solar serta bateri yang boleh diperbaharui sepenuhnya serta konfigurasi angin kecil, hanya berdaya maju apabila kelajuan angin tahunan stabil dan beban adalah kecil — praktikal terhad di kawasan monsun Asia Tenggara. Apa yang ketiga-tiga kongsikan ialah bateri bergerak dari siap sedia ke penggerak utama berbasikal harian, jadi hayat kitaran, penerimaan caj dan tingkah laku suhu tinggi menentukan ekonomi sistem — bukan kecekapan penjana.

Saiz Bateri dalam Sistem Hibrid

Kapasiti bateri dalam sistem hibrid mesti bersaiz kepada tempoh paling lama tanpa cas semula, bukan kepada waktu sandaran — dan kedua-dua jawapan boleh berbeza dengan faktor dua. Pengiraan mempunyai empat langkah. Pertama, penggunaan tenaga harian: beban dalam kW × 24 jam, dengan menyatakan bahawa beban siang dan malam biasanya berbeza dan harus dikira secara berasingan kemudian dijumlahkan. Kedua, tempoh mendung terpanjang berturut-turut: dua hingga tiga hari di tali pinggang monsun Asia Tenggara, dengan tiga adalah konservatif; Tanah tinggi Afrika Timur menunjukkan lebih banyak litupan awan berubah-ubah, jadi tambah satu hari. Ketiga, keperluan kapasiti boleh guna = penggunaan harian × hari mendung ÷ kedalaman nyahcas yang dibenarkan, mengambil DOD pada 70%. Keempat, gunakan pembetulan suhu dan penuaan, biasanya ×1.15 hingga ×1.25. Untuk tapak yang menggunakan 24 kWj sehari, tiga hari autonomi pada 70% DOD memerlukan kira-kira 103 kWj boleh digunakan, atau kira-kira 124 kWj selepas pembetulan 20%. Angka itu biasanya jauh lebih besar daripada pengiraan 'sandaran empat jam' yang dihasilkan, kerana kedua-duanya menjawab soalan yang berbeza: satu ialah perkara yang perlu dilakukan apabila matahari tidak muncul selama tiga hari, satu lagi ialah perkara yang perlu dilakukan semasa gangguan selama empat jam. Di tapak luar grid hanya yang pertama bermakna. Kecilkan saiznya dan sistem runtuh dalam ejaan mendung pertama — biasanya pada masa ini komunikasi paling penting; terlalu besar dan bayaran balik membentang sehingga projek itu gagal di jawatankuasa belanjawan. Ambil angka mendung konservatif; jangan potong kapasiti kepada dua hari untuk menjimatkan modal. View Telecom Backup Power Selection