Hálózaton kívüli napelemes indukciós olvasztás: Öntöde üzemeltetése hálózati áram nélkül
A hálózaton kívüli indukciós olvasztás lehetetlennek hangzik, amíg működés közben nem látjuk. Egy nyugat-ausztráliai öntöde 2022 óta üzemeltet egy 2 MW-os indukciós kemencét napenergiával és akkumulátoros tárolással, egyáltalán nincs hálózati csatlakozás. Egy chilei Atacama-sivatagban található rézkohó 2021 óta üzemeltet egy 5 MW-os indukciós kemencét hibrid napelemes-dízel rendszeren. Egy Maliban működő hulladék-újrahasznosító üzem 2023 óta üzemeltet egy 1 MW-os indukciós kemencét napelemes-akkumulátoros rendszeren. A technológia valós, a műveletek zajlanak, és a gazdaságosság egyre vonzóbb a távoli telephelyek számára.
Amikor a hálózaton kívüli megoldásnak van értelme
A hálózaton kívüli indukciós olvasztás három esetben indokolt: távoli helyszíneken, ahol nincs hálózati hozzáférés, megbízhatatlan hálózati árammal rendelkező helyszíneken, és olyan helyszíneken, ahol a hálózat bővítésének költségei megfizethetetlenek. Az első eset a leggyakoribb: a bányászati műveletek, az olaj- és gáztáborok, a katonai bázisok és a távoli közösségek mind fémolvasztásos technológiára szorulnak a karbantartás és a gyártás érdekében, és egy 50-100 km-es hálózati vezeték távoli helyszínre történő kiépítésének költsége meghaladhatja a teljes napelemes-indukciós rendszer költségét.
A második eset gyakori a fejlődő piacokon, ahol instabil a hálózati áramellátás. Számos afrikai, dél-ázsiai és délkelet-ázsiai öntöde termelési idejének 5-20 százalékát veszíti el hálózati kimaradások miatt. A kieső termelés költsége gyakran meghaladja egy napelemes-akkumulátoros tartalék rendszer költségét, és a tartalék rendszer normál üzem közben is képes az energia nagy részét biztosítani.
A harmadik eset gyakori a fejlett piacokon, ahol a hálózatbővítés költsége magas. Az Egyesült Államok nyugati részén egy 10 km-es, háromfázisú vezeték új ipari telephelyig történő meghosszabbításának költsége meghaladhatja az 1 millió USD-t. Egy napelemes-akkumulátoros rendszer ugyanazon a telephelyen 1,5-2 millió USD-ba kerülhet, de a rendszer független a hálózattól, és a költsége kiszámíthatóbb.
Rendszerméretezés hálózaton kívüli működéshez
A hálózaton kívüli, napelemes indukciós olvasztás gondos rendszerméretezést igényel. A napelemes rendszernek elegendő energiát kell termelnie az év során a kemence fogyasztásának fedezésére, az akkumulátoros tárolásnak pedig elég nagynak kell lennie ahhoz, hogy elbírja a többnapos felhős időszakokat és az éjszakai működést.
Egy 2 MW-os indukciós kemence évi 5000 órán át (naponta körülbelül 14 órán át, évente 365 napon) üzemel, így az éves energiafogyasztás 10 GWh. Egy nagy besugárzású helyszínen (napi 5-6 kWh négyzetméterenként) elhelyezett napelemes rendszer évi 1500-1800 kWh/kWh energiát tud termelni, így a szükséges fotovoltaikus kapacitás 5,5-6,7 MW. Az akkumulátoros tárolásnak átlagos energiafogyasztás mellett (a névleges teljesítmény 60-75 százaléka), ami 15-25 MWh, 12-16 órás üzemidőt kell biztosítania.
Egy 2 MW-os, hálózaton kívüli, napelemes indukciós olvasztóberendezés teljes rendszerköltsége egy nagy besugárzású helyszínen 12-18 millió USD között van, a helyszín előkészítésétől, a BESS méretétől és a vezérlőrendszer összetettségétől függően. A költség 20-25 év alatt amortizálódik, az üzemeltetési költségeket pedig a BESS 12-15. évben történő cseréje határozza meg.
Hibrid napelemes-dízel rendszerek
Azoknak a helyszíneknek, amelyeknek 24/7-es működésre van szükségük, és nem tolerálják a BESS kimerülésének kockázatát, egy hibrid napelemes-dízel rendszer a megfelelő megoldás. A dízelgenerátor biztosítja a tartalék áramellátást, a napelemes-dízel BESS pedig az éves energiafogyasztás 60-80 százalékát fedezi. A dízelgenerátor 80-100 százalékos terhelésen működik, ami a leghatékonyabb üzemi pontja, és az üzemanyag-hatékonysága sokkal jobb, mint egy folyamatosan változó terhelésnél.
Egy chilei rézkohó 5 MW-os hibrid napelemes-dízel rendszere 12 MW fotovoltaikus (PV), 15 MWh BESS (beleértve a napelemes rendszert) és 5 MW dízeltermelést foglal magában. A rendszer 3 éve működik 75 százalékos napenergia-hozzájárulással, és a dízelüzemanyag-fogyasztás 70 százalékkal csökkent a korábbi, teljesen dízelrendszerhez képest. A napelemes-beleértve a BESS-t is magában foglaló beruházás megtérülése a helyi áram- és dízelárak mellett 6-8 év.
Mikrohálózati vezérlőrendszerek
A mikrohálózati vezérlőrendszer a hálózaton kívüli telepítés lelke. A rendszer koordinálja a fotovoltaikus rendszer teljesítményét, a BESS töltöttségi szintjét, a dízelgenerátort (ha van ilyen) és a kemence terhelését. A szabályozási célok a következők: a napenergia-hozzájárulás maximalizálása, a BESS töltöttségi szintjének biztonságos határokon belül tartása, valamint annak biztosítása, hogy a kemence mindig rendelkezzen a szükséges energiával.
A standard vezérlőarchitektúra egy fő vezérlő, amely a PV inverterhez, a BESS kezelőrendszerhez, a dízelgenerátor vezérlőjéhez és a kemence vezérlőrendszeréhez csatlakozik. A fő vezérlő egy modell-prediktív vezérlési (MPC) algoritmust futtat, amely előrejelzi a PV teljesítményét (időjárás-előrejelzések és előzményadatok felhasználásával), és ütemezi a kemence energiafogyasztását a napenergia-hozzájárulás maximalizálása érdekében.
A MONTE INTELLIGENCE mikrohálózati vezérlőrendszereket szállít hálózaton kívüli és hibrid napelemes indukciós olvasztóberendezésekhez. A vezérlőrendszer integrálva van a kemence vezérlőrendszerével, és egyetlen HMI interfészt biztosít a kezelő számára.
Működési kihívások
A hálózaton kívüli, napelemes indukciós olvasztás olyan működési kihívásokkal jár, amelyek a hálózatra kapcsolt üzemekben nem fordulnak elő. Az első kihívás a BESS töltöttségi szintjének kezelése. A mélykisütésű BESS károsíthatja a cellákat, és a kemencét vissza kell fojtani, hogy megakadályozzuk a kisülés biztonságos határérték alá esését. A vezérlőrendszernek közölnie kell a rendelkezésre álló teljesítményt a kemence kezelőjével, és a kezelőt ki kell képezni a terhelés kezelésére.
A második kihívást a por és a szélsőséges hőmérsékletek jelentik. A távoli helyszíneken található napelemes rendszerekben felhalmozódó por 10-30 százalékkal csökkentheti a teljesítményt. A napelemes rendszereket rendszeresen tisztítani kell, a BESS-t pedig hőmérséklet-szabályozással kell ellátni a forró éghajlaton fellépő hőkárosodás megelőzése érdekében.
A harmadik kihívás a karbantartási készség. A távoli telephelyeken ritkán vannak képzett napelemes vagy BESS-technikusok, így a karbantartást kiküldött szakembereknek kell elvégezniük. A MONTE INTELLIGENCE távfelügyeleti szolgáltatást kínál, amely nyomon követi a rendszer teljesítményét, és technikusokat küld ki, amikor a rendszer szervizelésre szorul.
A negyedik kihívás az üzemanyag-ellátás (hibrid rendszerek esetén). A dízel üzemanyagot el kell szállítani a távoli helyszínre, és az ellátási lánc megszakadhat. Egy 8-12 órás tárolási kapacitással rendelkező BESS át tud vészelni egy üzemanyag-ellátási késedelmet, egy tartalék napelemsor pedig akkor is feltöltve tudja tartani a BESS-t, ha a dízel nem áll rendelkezésre.
Esettanulmány: Off-Grid öntöde Maliban
Egy mali Bamakóban található hulladékújrahasznosító üzem 2023 óta üzemeltet egy 1 MW-os indukciós kemencét egy napelemes-BESS rendszeren. A rendszer 2,5 MW fotovoltaikus rendszert, 4 MWh LFP akkumulátort és egy 1 MW-os hálózatra csatlakoztatott invertert tartalmaz (a hálózatot tartalék energiaforrásként használják). A rendszer az éves energia 75 százalékát napelemekből fedezi, a fennmaradó 25 százalékot pedig a hálózat biztosítja. Az éves energiaköltség 0,06 USD/kWh, szemben a hálózaton önmagában alkalmazott 0,15 USD/kWh-val. A rendszert egy nemzetközi fejlesztési bank finanszírozta, a megtérülési idő pedig 7 év.
Beszéljen a MONTE INTELLIGENCE-szel a hálózaton kívüli napelemes indukcióról
Azoknak a vásárlóknak, akik hálózaton kívüli vagy hibrid napelemes indukciós olvasztásos telepítést fontolgatnak, a MONTE INTELLIGENCE mérnöki csapata modellezheti a rendszer méretét, az üzemeltetési költségeket és a szén-dioxid-megtakarítást egy adott telephelyre vonatkozóan. A modell magában foglalja a napenergia-erőforrás-felmérést, a BESS méretezését, a vezérlőrendszer kialakítását és a hálózati tartalékellátási követelményeket. Látogasson el a következő weboldalra:www.cnlymonte.com/products-solar-induction-furnace.html Termékleírásokért és esettanulmányokért. Projekt megbeszéléséhez írjon e-mailt a helenxu@cnlymonte.com címre, a tárggyal: hálózaton kívüli napelemes indukció, valamint a telephely, a kemence mérete és az üzemórák adataival.
