تنفيذ موثوقية الطاقة خارج الشبكة لمزرعة ألبان أسترالية نائية

الموقع:جبل تامبورين، كوينزلاند، أستراليا

الإطار الزمني:مارس 2023 – حتى الآن

الشخصية الرئيسية:جيمس ويلسون، مزارع ألبان يبلغ من العمر 52 عامًا

واجهت مزرعة الألبان التي يمتلكها جيمس ويلسون والتي تبلغ مساحتها 50 هكتارًا في جبل تامبورين عدم استقرار مزمن في الطاقة. أدت انقطاعات الشبكة (3–5 أسبوعيًا) إلى إتلاف معدات الحلب وإفساد مخزون التبريد. أثبتت المولدات التي تعمل بالديزل أنها مكلفة (0.42 دولار أسترالي/كيلو واط في الساعة) وغير مستدامة. مع وفرة ضوء الشمس ولكن الظروف البيئية القاسية - الرطوبة العالية والعواصف الترابية ودرجات الحرارة التي تتراوح من 0 درجة مئوية إلى 45 درجة مئوية - سعى جيمس إلى حل هجين للطاقة الشمسية مرن.

في أبريل 2023، قام جيمس بنشر أربعة محولات M6200-48PL (6.2 كيلو واط لكل منها) بالتوازي، مما أدى إلى إنشاء نظام ثلاثي الأطوار بقدرة 24.8 كيلو واط. تضمنت التكوينات الرئيسية ما يلي:

1. مصفوفة الخلايا الكهروضوئية: ألواح شمسية بقدرة 22 كيلو واط (نطاق MPPT بجهد 60–450 فولت تيار مستمر)، والاستفادة من الحد الأقصى للإدخال البالغ 500 فولت للمحولات.
2. إعداد البطارية: بطاريات LiFePO4 بجهد 48 فولت (اتصال RS485 متوافق) مع تحسين وظيفة EQ.
3. الأولوية الذكية: تم تعيينه على وضع SBU (الشمسية > البطارية > المرافق)، مما يقلل من الاعتماد على الشبكة.
4. الحماية القوية: غطت أغطية الغبار القابلة للفصل المكونات أثناء العواصف الترابية الموسمية.
5. الإدارة عن بعد: مكّنت دونجلات WiFi المراقبة في الوقت الفعلي عبر الهاتف الذكي.

• الاستقلالية عن الشبكة: خلال انقطاع في الشبكة لمدة 14 ساعة (يوليو 2023)، قام النظام بتشغيل روبوتات الحلب (10 كيلو واط)، والمبردات، وأنظمة تكنولوجيا المعلومات بسلاسة. وقت النقل 10 مللي ثانية منع إعادة تشغيل نظام الكمبيوتر.
• توفير التكاليف: أدى الشحن بالطاقة الشمسية عند 120 أمبير كحد أقصى إلى تقليل استخدام الديزل بنسبة 95٪، مما أدى إلى خفض تكاليف الطاقة بمقدار 1800 دولار أسترالي/شهر.
• طول عمر البطارية: حافظت وظيفة EQ على صحة LiFePO4 على الرغم من ذروة الرطوبة (90٪)، مما أدى إلى إطالة دورة الحياة المتوقعة بنسبة 20٪.
• مرونة البيئة القاسية: لم يلاحظ أي تدهور في الأداء عند -5 درجة مئوية (صباح الشتاء) أو 48 درجة مئوية (بعد ظهر الصيف).

بحلول نوفمبر 2023، أكد جيمس ما يلي:

• عدم وجود تلف للمنتجات الألبانية بسبب انقطاع التيار الكهربائي.
• فترة الاسترداد 3.2 سنة (مع الأخذ في الاعتبار الإعانات الأسترالية المتجددة).
• بلغت كفاءة النظام ذروتها عند 94%، متجاوزة المولدات القديمة. يشير جيمس إلى: "سمحت لنا القدرة على موازاة الوحدات بتوسيع نطاق الطاقة حسب الحاجة. حتى في الأسابيع الغائمة، حافظ نطاق الإدخال 90–280 فولت تيار متردد على تشغيل الأساسيات عبر النسخ الاحتياطي للشبكة."

• توافق الجهد (230 فولت اسمي) يتماشى مع المعايير الأسترالية.
• تتناسب مرونة الرطوبة/الغبار مع المناخات شبه الاستوائية.
• تدعم القدرة المتوازية الشركات الريفية التي تقوم بتوسيع نطاق عملياتها.
• تعمل مراقبة WiFi على سد فجوات تكنولوجيا المعلومات في المناطق النائية.