Wyspy i odległe miejsca: liczby, gdy olej napędowy nie może wjechać na wzgórze

Artykuł

16 czerwca 2020 r

W odległych lokalizacjach w Maluku, Palawan i Sabah dostarczany olej napędowy może kosztować kilka razy więcej niż cena pompy. Po uwzględnieniu transportu, przeładunku, strat, kradzieży i konserwacji generatora, koszt kWh obciążenia obsługiwanego w ciągu roku daje odpowiedź sprzeczną z intuicją – i pokazuje dokładnie, gdzie wygrywają ołów, węgiel i lit.

Ile naprawdę kosztuje agregat prądotwórczy z silnikiem wysokoprężnym na wyspie

Odległe obiekty na zewnętrznych wyspach Maluku, Papui i Sulawesi w Indonezji, na Palawanie i na wyżynach Mindanao na Filipinach oraz w głębi wysp Sabah i Sarawak mają jedną wspólną cechę: sieć albo nie istnieje, albo dociera tylko na kilka godzin dziennie. Zapasowe zasilanie w tych lokalizacjach w ogóle nie jest rezerwowe — jest to główne źródło zasilania, a generator diesla pracuje od ośmiu do dwudziestu godzin dziennie. W tym momencie cena zestawu akumulatorów jest nieistotna; liczy się koszt za kWh obsłużonego obciążenia w ciągu roku. Koszt dostarczonego oleju napędowego składa się z pięciu elementów: ceny pompy, frachtu do nabrzeża, transportu wtórnego z nabrzeża na miejsce (łódź, motocykl, przewóz ludzi), strat w magazynowaniu i kradzieży oraz konserwacji i remontów generatora amortyzowanych według godzin pracy. Na wzgórzach wymagających transportu sam drugi etap może kosztować od jednego do dwóch razy więcej niż cena paliwa; dodaj serwisowanie co 500 godzin i remonty co 5000 godzin, a koszt diesla kosztuje zazwyczaj od dwóch do czterech razy tyle, ile wytwarza się olej napędowy w miastach na kWh. Liczba ta zmienia się wraz z ceną paliwa i możliwościami logistycznymi – są to zmienne, nad którymi operator nie ma kontroli.

Przeliczanie ceny baterii na koszt kWh-rok

Porównania baterii nie mają sensu, jeśli nie zostaną przeliczone na wspólną podstawę. Prawidłowe obliczenia obejmują cenę zakupu, liczbę wymian w całym okresie użytkowania, transport i robociznę w przypadku każdej wymiany oraz koszt energii związany ze stratami podczas ładowania/rozładowania, a następnie dzieli się przez pojemność znamionową × użyteczną głębokość rozładowania × lata pracy na rowerze, co daje koszt na kWh-rok. Weźmy łańcuch 48 V/100 Ah o mocy 4,8 kWh: przy 50% głębokości rozładowania do wykorzystania jest tylko 2,4 kWh, a w cyklu dziennym 2,4 kWh musi wystarczyć na 365 dni. Jeśli strunę wymienia się co trzy lata, liczą się wszystkie trzy zakupy, a nie tylko pierwszy. Ten pojedynczy krok ujawnia dwa typowe błędy: traktowanie pojemności znamionowej jako pojemności użytkowej i traktowanie trwałości projektowej jako trwałości cyklu. W przypadku codziennej pracy na rowerze akumulator o trwałości znamionowej wynoszącej dwanaście lat może wytrzymać jedynie 300–500 cykli — przy czym wyczerpie się w ciągu roku.

Dlaczego ołów i węgiel nadają się do codziennej jazdy na rowerze

Podczas jednego cyklu ładowania i rozładowania dziennie z długimi okresami częściowego stanu naładowania zwykły AGM wyraźnie zawodzi: płyta ujemna szybko ulega siarczanowaniu w PSoC, tworząc gęste kryształy siarczanu ołowiu, których normalne napięcie ładowania nie jest w stanie zmniejszyć, w związku z czym pojemność zostaje trwale utracona. Ołów-węgiel rozwiązuje ten problem bezpośrednio, dodając węgiel aktywny do płyty ujemnej, tworząc połączony mechanizm magazynowania pojemnościowego i elektrochemicznego, dzięki czemu prąd ładowania preferuje ścieżkę pojemnościową, a siarczany nie gromadzą się na powierzchni płyty. Seria LLC (300–1000 Ah, sześć modeli, 2 V) wykorzystuje technologię pojemnościową ołowiowo-węglową, zapewniającą cztery do pięciu razy dłuższą żywotność cykliczną w porównaniu z konwencjonalnymi produktami przy obciążeniu PSoC, około 30% lepszą akceptację ładunku i dwudziestoletnią żywotność projektową. W przypadku obiektów wyspiarskich szybsze ładowanie o 30% może mieć większe znaczenie niż żywotność cyklu: generator działa tylko kilka godzin dziennie, okno ładowania jest krótkie, a akceptacja ładowania decyduje o tym, ile energii jest odzyskiwane każdego dnia, a tym samym o tym, czy obiekt przetrwa do następnego okresu wytwarzania.

Kiedy lit jest właściwą odpowiedzią

Lit nie jest ulepszonym ołowiem i węglem; jest to inna granica stosowalności. Systemy LiFePO4 48 V (seria SDA10, 50–200 Ah, cztery modele) zapewniają ciągłe rozładowanie 1C i bardzo długi cykl życia przy jednej trzeciej do połowy objętości i masy równoważnej pojemności kwasu ołowiowego. Trzy sytuacje sprzyjają litowi: miejsca o ograniczonej przestrzeni lub obciążeniu podłogi, takie jak małe szafki zamontowane na platformie wieżowej, gdzie kwas ołowiowy po prostu się nie zmieści; zastosowania wymagające wysokiego prądu chwilowego, gdzie 1C oznacza, że ​​łańcuch 100Ah może dostarczać w sposób ciągły 100A, czego nie jest w stanie zapewnić kwas ołowiowy w tej samej objętości; oraz obiekty o okresie użytkowania przekraczającym dziesięć lat i bardzo wysokich kosztach transportu, w przypadku których wysoki koszt pierwszy jest równoważony przez uniknięcie dwóch wymian. I odwrotnie, w miejscach, w których temperatura otoczenia utrzymuje się powyżej 45°C bez zarządzania ciepłem, żywotność litu gwałtownie maleje, a tolerancja cieplna ołowiu i węgla jest bardziej niezawodna. Test nie polega na tym, która technologia jest bardziej zaawansowana, ale na tym, która z trzech – profil temperatury, częstotliwość przejazdów rowerem, koszt transportu – jest najdroższa w danym miejscu.

Trzy topologie hybrydowe

Lokalizacje wyspowe prawie nigdy nie działają w oparciu o jedno źródło, a wybór topologii decyduje o ogólnej wydajności. Pierwszy z nich to silnik wysokoprężny z buforem akumulatorowym: generator pracuje pod obciążeniem, a akumulator pokrywa przerwy między przełączeniami i nocnymi wyłączeniami. Najniższy koszt modernizacji, dostosowany do małych obciążeń, gdzie zasilanie paliwem jest możliwe, ale sieć jest całkowicie nieobecna. Drugi to tryb gotowości z energią słoneczną, akumulatorem i olejem napędowym: fotowoltaika obsługuje obciążenie i ładuje akumulator w ciągu dnia, akumulator rozładowuje się w nocy, a olej napędowy uruchamia się dopiero po długotrwałym zachmurzeniu lub wyczerpaniu akumulatora. Godziny pracy oleju napędowego mogą spaść poniżej dwóch dziennie przy największych oszczędnościach paliwa, ale wymaga to odpowiedniej powierzchni tablicy i ochrony przed kurzem. Trzeci to w pełni odnawialna bateria słoneczna plus konfiguracja z małym wiatrem, opłacalna tylko wtedy, gdy roczna prędkość wiatru jest stabilna, a obciążenie małe – co ma ograniczoną praktyczność w pasie monsunowym Azji Południowo-Wschodniej. Wspólną cechą wszystkich trzech akumulatorów jest to, że akumulator przechodzi ze stanu gotowości do źródła zasilania pracującego codziennie, więc żywotność cyklu, akceptacja ładunku i zachowanie w wysokich temperaturach decydują o ekonomii systemu, a nie o wydajności generatora.

Dobór baterii w systemie hybrydowym

Pojemność baterii w systemie hybrydowym należy dobrać tak, aby uwzględniała najdłuższy czas bez ładowania, a nie godziny pracy w trybie podtrzymania – a obie odpowiedzi mogą różnić się dwukrotnie. Obliczenia składają się z czterech kroków. Po pierwsze, dzienne zużycie energii: obciążenie w kW × 24 godziny, przy czym obciążenie dzienne i nocne zwykle się różni i należy je obliczyć osobno, a następnie zsumować. Po drugie, najdłuższy z rzędu okres pochmurny: dwa do trzech dni w pasie monsunowym Azji Południowo-Wschodniej, z czego trzy dni są konserwatywne; Wyżyny Afryki Wschodniej wykazują bardziej zmienne zachmurzenie, więc dodaj dzień. Po trzecie, wymagana pojemność użytkowa = dzienne zużycie × dni pochmurne ÷ dopuszczalna głębokość rozładowania, przy założeniu DOD na poziomie 70%. Po czwarte, zastosuj korekcję temperatury i starzenia, zwykle × 1,15 do × 1,25. W przypadku obiektu zużywającego 24 kWh dziennie trzy dni autonomii przy 70% DOD wymagają około 103 kWh użytkowej, czyli około 124 kWh po 20% korekcie. Liczba ta jest zwykle znacznie większa niż wynika z obliczeń „czterogodzinnej kopii zapasowej”, ponieważ obydwa odpowiadają na różne pytania: jedno dotyczy tego, co zrobić, gdy słońce nie pojawia się przez trzy dni, drugie zaś, co należy zrobić podczas czterogodzinnej przerwy w dostawie prądu. W przypadku lokalizacji poza siecią tylko pierwszy z nich ma znaczenie. Niedowymiaruj go, a system załamie się już przy pierwszym zachmurzeniu — zwykle w tym momencie najważniejsza jest komunikacja; przewymiarować, a zwrot z inwestycji rozciąga się do czasu, aż projekt nie przejdzie przez komisję budżetową. Weźmy konserwatywną, pochmurną figurę; nie ograniczaj wydajności do dwóch dni, aby zaoszczędzić kapitał. View Telecom Backup Power Selection