Dizelin Ötesinde: Afrika'nın Şebeke Dışı Tesislerinde Solar-Plus-Pil Hibrit Yedekleme

Madde

8 Ekim 2019

Kuzey Nijerya, Nijer, Mali, Burkina Faso, Etiyopya ve Turkana'daki şebekeden bağımsız tesisler dizel yakıtla çalışıyor; yakıt maliyeti, nakliye ve hırsızlık, OPEX'in çoğunu tüketiyor. Bu makale, üç topolojiyi ve her biri geçerli olduğunda, günlük döngüde gerçek pil ömrünü, küçümsenen toz değişkenini ve sahada ölçebileceğiniz dört girişli bir geri ödeme formülünü kapsar.

Şebeke Dışı Bir Sahada Bir Gün

Nijerya'nın kuzeyindeki Kano ve Kaduna civarında, Nijer kırsalında, Mali ve Burkina Faso'da, Etiyopya dağlarında, Kenya'nın kurak Turkana bölgesinde ve Zambiya'nın uzak illerinde tipik bir gün şu şekilde geçer: dizel jeneratör gün batımından önce çalışır ve kabaca 1 ila 3kW'lık bir yükle geceye kadar çalışır; gece boyunca kapanır ve pil, temel bant ve iletimi taşır; Batarya gündüzleri akşama kadar bölgeyi taşımaya devam ediyor ve yalnızca birkaç saat boyunca şebeke elektriği geldiğinde şarj oluyor. Sorun jeneratörün kendisi değil, üç gizli maliyettir: Motosiklet veya deve taşımacılığının gerekli olduğu yere yakıtın ulaştırılması, pompa fiyatının iki katını aşabilir; bazı bölgelerde satın alınan hacmin %10 ila %30'unu oluşturan yakıt hırsızlığı; ve bakım ve revizyon çalışma saatine göre amortismana tabi tutulur. Güneş enerjisinin amacı çevresel değildir; gündüz yükünü jeneratörden uzaklaştırmak ve üç maliyeti de doğrudan azaltmaktır.

Üç Topoloji Arasından Seçim Yapmak

Solar hibrid bir değil üç tasarımdan oluşuyor ve yanlış seçim, geri ödemeyi ikiye katlıyor. Bunlardan ilki, güneş enerjisi artı akü artı dizel beklemedir, aynı zamanda güneş önceliği olarak da adlandırılır: PV gün içinde yüke hizmet eder ve aküyü şarj eder, akü dolduğunda kesintiye uğrar ve dizel ancak uzun süren bulutlu havalardan veya akü bitiminden sonra başlar. Jeneratör saatlerini en aza indirir ve Sahra altı Afrika'da en yaygın seçim olan yıllık ışınım oranının iyi olduğu ve gündüz yoğunlaştırılmış yüke sahip sahalara uygundur. İkincisi, PV'nin yükün yalnızca bir kısmını (genellikle %30 ila %50) taşıdığı ve jeneratörün daha önce olduğu gibi daha düşük yakıt tüketimiyle çalıştığı, güneş enerjisi destekli dizel birincildir. Yenilenmesi en kolay ve sermaye açısından en ucuz olan bu model, daha büyük yüklere veya nispeten yeni bir jeneratöre sahip sahalara uygundur. Üçüncüsü, hiçbir jeneratörü olmayan, yalnızca yükün 500W'ın altında olduğu ve üç günlük bulutlu hava riskinin kabul edilebilir olduğu durumlarda geçerli olan saf solar plus bataryadır. Her üçünde de belirleyici faktör ışınım kaynağı değil, yük eğrisinin güneş eğrisiyle ne kadar iyi örtüştüğüdür: yüksek örtüşme birinciyi tercih eder, düşük örtüşme ikinciyi daha güvenli kılar.

Günlük Bisiklet Koşullarında Gerçek Pil Ömrü

Güneş enerjisi hibritinde pil her gün tam bir döngüyü tamamlar; bu, yüzer beklemeye hiç benzemez ve birçok projenin başarısız olduğu noktadır; yüzer bir pil belirlerler ve onu iki yıl içinde değiştirirler. Seçim isim plakası kapasitesine değil üç rakama bağlıdır. Birincisi, çevrim ömrü ve özellikle belirtilen deşarj derinliğindeki çevrim ömrü; Güneş enerjisi sistemleri genellikle %50 ila %70 DOD oranında çalışır, bu nedenle bu banttaki verileri isteyin. İkincisi, şarj kabulü: PV şarj gücü ışınım miktarına göre değişir, sabah ve öğleden sonra akım düşüktür ve pilin düşük akımda etkili bir şekilde absorbe edip edemediği günlük enerji geri kazanımını belirler. Kurşun-karbon serisi (LLC, 300–1.000Ah, altı model), kabaca %30 daha iyi şarj kabulü ile PSoC görevlerinde geleneksel ürünlere göre dört ila beş kat daha fazla çevrim ömrü sunar ve tam olarak bunun için tasarlanmıştır. Üçüncüsü, yüksek sıcaklık davranışı: 40°C'nin üzerindeki kabin sıcaklıkları Afrika'da rutindir, dolayısıyla çevrim ömrü sıcaklığa göre düzeltilmelidir. Derin çevrim serisi (FTC, 100–170Ah, 1.500 çevrim veya daha fazla) küçük ve orta kapasitede de sağlam bir seçimdir.

Toz: Az Değerlendirilen Değişken

Sahel ve kurak Doğu Afrika'da toz miktarı fena halde hafife alınıyor. Birincisi, kirlenme: Cam üzerindeki her toz tabakası, geçirgenliği yüzde birkaç puan azaltır ve bir toz fırtınasından sonra dizi, verimi yarıya indirecek kadar kalın bir şekilde kaplanabilir. Nijer, Mali ve Çad'da temizliği atlamak, yıllık gelirin %20'sinden fazlasına mal olabilir. İkincisi, termal: arka tabaka üzerindeki toz ısının atılmasını engeller, hücre sıcaklığını ve kesme verimliliğini yükselterek kaybı artırır. Üçüncüsü, mekanik ve elektriksel: bağlantı kutularına ve konektörlere giren toz, zayıf temasa ve ark riskine neden olur ve invertör hava yollarındaki toz, soğutmayı engeller. Bunu dört tasarım yanıtı takip ediyor: tozun daha kolay üflenmesi veya yıkanması için dizi eğimini artırın; daha yüksek giriş derecesine sahip bağlantı kutularını ve konektörleri belirtin; doğal soğutmalı invertörler kullanın veya toz filtreleri takın ve bunları inceleme rotasına ekleyin; ve temizliği 'gerektiği gibi' yerine belirli bir sıklıkta (toz mevsiminde aylık, aksi takdirde üç ayda bir) İşletme ve Bakım sözleşmesine dahil edin.

Geri Ödemenin Hesaplanması

Geri ödemenin karmaşık bir modele ihtiyacı yoktur, yalnızca dört girdi vardır ve dördü de sahada ölçülebilir. Birincisi, mevcut yıllık dizel maliyeti: litre cinsinden ortalama günlük tüketim × 365 × ulaşım dahil teslim edilen yakıt fiyatı. İskele fiyatını değil, teslim fiyatını kullanın. İkincisi, yenileme sonrası dizel maliyeti: güneş enerjisi öncelikli tasarımlar için genellikle orijinalin %20 ila %40'ı kadar olan jeneratör çalışma saatlerindeki azalmaya göre ölçeklenir. Üçüncüsü, yıllık PV verimi: kWp cinsinden dizi kapasitesi × yerel eşdeğer tepe güneş saati × 365 × 0,75 ila 0,8 sistem verimliliği × 0,85 ila 0,9 kirlenme ve bozulma faktörü. Dördüncüsü, modüller, montaj, kontrolör, akü, nakliye ve kurulum dahil olmak üzere toplam yatırım. Geri ödeme = yatırım ÷ (yenileme öncesi yıllık dizel maliyeti - yenileme sonrası yıllık dizel maliyeti - yıllık bakım maliyeti). Çoğunlukla abartılan girdi üçüncüsüdür: İnsanlar ideal güneş saatlerini kullanır ve kirlenmeyi ve bozulmayı unutur. Muhafazakar katsayıları alın ve hesapladığınız geri ödeme gerçekten sağlanabilecek bir geri ödemedir.

Diziyi ve Pili Birlikte Boyutlandırma

Güneş hibrit tasarımında en yaygın iki hata, küçük boyutlu bir dizi ve küçük boyutlu bir bataryadır ve genellikle birlikte meydana gelirler. Prensip, bulutlu dönemi kısıt olarak ve günlük enerji dengesini de hedef olarak üç adımda ele almaktır. Birincisi, günlük tüketim: kW × 24 saat cinsinden yük, gündüz ve gece yüklerinin farklı olduğu durumlarda ayrı ayrı hesaplanır. İkincisi, ortalama günlük PV verimi: kWp cinsinden dizi kapasitesi × eşdeğer tepe güneşlenme saatleri × 0,75 ila 0,8 sistem verimliliği × 0,85 kirlenme faktörü. Bu sonucun, mevsimsel değişiklikleri, modül bozulmasını ve zaman zaman gölgelenmeyi kapsayacak şekilde normal olarak %20 ila %30 boşluk payı ile günlük tüketimi aşması gerekir. Üçüncüsü, pil kapasitesi: günlük tüketim × bulutlu günler ÷ deşarj derinliği, yerel hava durumu kayıtlarından alınan bulutlu günler - Sahel'de iki ila üç, Doğu Afrika'nın dağlık bölgelerinde bir tane daha. Üç adımdan sonra ters bir kontrol yapın: en uzun bulutlu dönem sonunda, kalan akü kapasitesi %20'nin altına düşmemelidir, aksi takdirde jeneratör çalıştırmaları önemli ölçüde artacak ve hibritin ekonomisi ortadan kalkacaktır. Bu kontrol sıklıkla atlanıyor ancak oranın sağlıklı olup olmadığının tek kesin göstergesi bu. Sıklıkla gözden kaçırılan diğer bir ayrıntı da dizi eğimidir: tozlu bölgelerde, optimum üretim eğiminin 5 ila 10 derece üzerine ilave edilmesi, tozun daha kolay uçmasını ve zamanla daha fazla ürün elde edilmesini sağlar. View Telecom Backup Power Selection