PowerBuoy
PowerBuoy to seria niskoemisyjnych elektrowni morskich produkowanych przez Ocean Power Technologies (OPT), firmę zajmującą się energią odnawialną z siedzibą w New Jersey . PowerBuoy są najczęściej używane do zasilania ładunków morskich wytwarzanych w sposób przyjazny dla środowiska . PowerBuoy został zaprojektowany do działania jako zasilacz bezprzerwowy . Magazynuje energię w akumulatorach pokładowych, dzięki czemu może nadal zapewniać ciągłą moc w okresach niskiego wytwarzania.
Obecnie na rynku używane są dwa modele Powerbuoy, a kolejne są opracowywane przez OPT. Pierwsza to oryginalna i bardziej popularna PB3 PowerBuoy, a druga to Hybrid PowerBuoy, która wykorzystuje głównie energię słoneczną , a nie energię fal . Obydwa modele PowerBuoy są zaprojektowane do współpracy z obecnymi i przyszłymi urządzeniami, systemami i maszynami tworzonymi przez OPT.
Modele
Boja PowerBuoy PB3
PB3 PowerBuoy to oryginalny model PowerBuoy opracowany przez Ocean Power Technologies. PB3 PowerBuoy działa jako absorber punktowy , czyli urządzenie, które wykorzystuje energię fal do generowania dużych ilości mocy. PB3 PowerBuoy zostały zaprojektowane tak, aby zminimalizować koszty operacyjne dzięki łatwemu rozmieszczeniu i wykorzystaniu technologii samomonitorowania, aby umożliwić szybką i tanią konserwację.
Projekt
| Wysokość | Projekt | Średnica drzewca | Średnica pływaka | Waga | Minimalna głębokość cumowania | Maksymalna głębokość cumowania |
|---|---|---|---|---|---|---|
| 13,3 m | 9,28 m | 1,0 m | 2,65 m | 8300 kg | 25 m | 1000 metrów |
PB3 PowerBuoy składa się z 3 głównych części; pływak, drzewce i miejsce do cumowania . Pływak to część boi spoczywająca na powierzchni wody. Zwykle ma jasny kolor, na przykład żółty, czerwony lub pomarańczowy. Dźwigar to duża cylindryczna część boi umieszczona pod powierzchnią wody. Na dole drzewca znajduje się duża, ciężka płyta, która zapobiega poruszaniu się drzewca wraz z falami. Pływak może swobodnie poruszać się w górę i w dół drzewca. Cumowanie jest tym, co zakotwicza boję na miejscu. Cumowanie łączy się z drzewcem za pomocą szeregu lin i spoczywa pod powierzchnią wody. Każdy PB3 PowerBuoy może mieć od 1 do 3 miejsc do cumowania, które można dostosować do ustawienia na różnych głębokościach, w zależności od warunków i potrzeb konkretnego PB3 PowerBuoy.
PB3 PowerBuoy są zaprojektowane tak, aby podlegały konserwacji co 3 lata.
Na pływaku każdego PB3 PowerBuoy znajduje się system kontroli i zarządzania, czyli zestaw urządzeń, które pobierają i przetwarzają informacje w celu przesłania ich z powrotem do centrów kontrolnych PB3 PowerBuoy. System ten służy do samomonitorowania i dostarczania proaktywnych informacji, co pozwala na bardziej wydajną i tańszą konserwację, co pozwala na większą dostępność i efektywność. Od lipca 2020 roku system kontroli i zarządzania został rozszerzony o system nadzoru PowerBuoy.
Wytwarzanie energii
PB3 PowerBuoy wykorzystuje względny ruch pomiędzy pływakiem a drzewcem do wytwarzania energii elektrycznej. Gdy fale przesuwają pływak w górę i w dół drzewca, drzewce pozostaje nieruchome ze względu na ciężką płytę na dnie. Gdy pływak porusza się w górę i w dół, duży popychacz podłączony do górnej części pływaka jest wbijany w dźwigar. Liniowy ruch drążka przekształcany jest w moc poprzez przystawkę odbioru mocy (PTO). WOM to układ wewnątrz dźwigara, w którym znajdują się maszyny i urządzenia przekształcające ruch liniowy w energię elektryczną. Po pierwsze siłownik zamienia ruch liniowy w ruch obrotowy. Ruch obrotowy służy do zasilania generatora wytwarzającego przemienny (AC). Zasilanie sieciowe będzie okresowo zmieniać kierunki, co utrudnia zarządzanie akumulatorem. Zasilanie prądem zmiennym przechodzi przez system zarządzania energią i jest przekształcane w prąd stały (DC), moc przepływająca w jednym kierunku i moc najczęściej stosowana w akumulatorach. Energia prądu stałego jest następnie magazynowana w systemie magazynowania energii (ESS). Kabel przesyła energię elektryczną z ESS do podstacji podmorskiej, która działa jako węzeł dla grupy boi PB3 PowerBuoy. Podstacja pobiera energię z grupy PowerBuoy i wysyła ją na brzeg lub do oddzielnego ładunku za pomocą długiego kabla. PB3 PowerBuoy została zaprojektowana tak, aby przez cały czas utrzymywać część energii zmagazynowanej w ESS, dzięki czemu w spokojnym okresie bez fal boja może zapewnić ciągłą moc, wykorzystując zmagazynowaną energię.
| Ciągła moc średnia | Szczytowa moc ładunku | Nominalna pojemność baterii (ESS) | Wydajność dnia fali zerowej | Wyjście prądu stałego |
|---|---|---|---|---|
| 8,4 kWh/dzień - średniorocznie w zależności od lokalizacji | 3 kW normalny, 7,5 kW w wersji niestandardowej | 50 kWh, można skalować do 100 lub 150 kWh | 100 W przez ponad 1 tydzień | 24 V - 300 V 5 V do 600 V w wersji niestandardowej |
Powyższa tabela przedstawia średnie możliwości wytwarzania i magazynowania energii. Dane różnią się dla różnych PowerBuoyów, ponieważ wytwarzanie energii zależy od lokalizacji i pory roku.
Hybrydowa boja PowerBuoy
Hybrydowa PowerBuoy została wypuszczona w czerwcu 2020 roku jako alternatywa dla PB3 PowerBuoy. Celem hybrydowego PowerBuoy jest zastąpienie PowerBuoy PB3 w miejscach, w których nie można było na nim polegać, takich jak obszary o ekstremalnych warunkach pogodowych, wzburzonym morzu lub niskich falach. Hybrydowa PowerBuoy różni się od PB3 PowerBuoy sposobem generowania mocy. Zamiast wykorzystywać ruch fal, hybrydowy PowerBuoy jest wyposażony w panele słoneczne , które wykorzystują energię słoneczną do zasilania ładunków.
Projekt
| Długość | Szerokość | Wysokość | Waga |
|---|---|---|---|
| 6,0 m | 2,2 m | 2,2 m | 14 000 kg (pełne zbiorniki paliwa) |
Hybrydowy PowerBuoy wykorzystuje panele słoneczne umieszczone na górze hybrydowego PowerBuoy do ładowania akumulatorów litowo-żelazowo-fosforanowych. Hybrydowy PowerBuoy wykorzystuje jednopunktowe cumowanie , aby obniżyć koszty i przyspieszyć i usprawnić wdrażanie. Silnik Stirlinga ładuje akumulator, aby zapewnić zasilanie rezerwowe, jeśli panele słoneczne nie są w stanie zapewnić wystarczającej mocy przez krótki czas. Dodatkowo dostępny jest opcjonalny maszt, który można dodać do górnej części hybrydowego PowerBuoy, aby umożliwić integrację z systemem nadzoru PowerBuoy, takim jak PB3 PowerBuoy.
Wytwarzanie energii
Hybrydowy PowerBuoy zapewnia energię z akumulatorów litowo-żelazowo-fosforanowych znajdujących się na pokładzie. Baterie te są ładowane głównie przez panele słoneczne, które również znajdują się na hybrydowym PowerBuoy. W sytuacjach, gdy panele słoneczne nie są w stanie zapewnić wystarczającej mocy do ładowania akumulatorów, akumulator zapasowy włączy się, aby zapewnić mniej przyjazną dla środowiska energię, aby utrzymać hybrydowy PowerBuoy jako źródło zasilania awaryjnego . Akumulatory są podłączone do kabla, który przenosi moc na ładunek.
| Ciągła moc ładunku | Szczytowa moc ładunku | Ładowność Energia użytkowa bez tankowania | Interfejs elektryczny ładunku od góry | Interfejs elektryczny ładunku podwodnego |
|---|---|---|---|---|
| 850 W | 1000 W | 1100 - 2000 kWh | Standard 24 Vdc- do 1000 Vdc niestandardowe |
300 Vdc do 1000 Vdc przez kabel cumowniczy |
Powiązane urządzenia i systemy
System nadzoru PowerBuoy
System nadzoru PowerBuoy został wprowadzony na rynek w lipcu 2020 r. System nadzoru można zintegrować z obydwoma modelami PowerBuoy i działa jako rozszerzenie już istniejących urządzeń do komunikacji i gromadzenia danych. System zawiera
- piorunochron
- radar
- Kamera HD/IR
- Antena AIS
- światła morskie
- Transponder AIS i Wi-Fi
- Czujnik wiatru
- Obudowa modułu komunikacyjnego
Jeden system nadzoru jest w stanie monitorować powierzchnię oceanu o powierzchni ponad 1600 mil kwadratowych w sposób ciągły lub okresowy. Systemy można również łączyć ze sobą, aby zapewnić widoczność i informacje na dużym obszarze oceanu. System można dostosować tak, aby zawierał więcej funkcji dla określonych nisz, takich jak jakość wody i aktywność tsunami .
Bateria podmorska
Bateria podmorska została zwodowana w sierpniu 2020 r.
Bateria podmorska to przyjazna dla środowiska i ekonomicznie wydajna bateria przeznaczona do zasilania ładunków podmorskich i może być zintegrowana zarówno z PB3 PowerBuoy, jak i Hybrid PowerBuoy. Można go jednak również używać samodzielnie lub skonfigurować tak, aby był kompatybilny z innymi źródłami zasilania.
Bateria podmorska wykorzystuje akumulatory litowo-żelazowo-fosforanowe i jest wykonana z metali przyjaznych dla środowiska (lekkich). Bateria podmorska została zaprojektowana na 10 lat, jednak warunki, w jakich jest przechowywana, mogą powodować pewne różnice.
| Całkowita pojemność | Napięcie | Dostarczanie mocy szczytowej | Wymiary (długość x szerokość x wysokość) | Waga całkowita | Ocena głębokości |
|---|---|---|---|---|---|
| 132 kWh | 250 VDC do 350 VDC | 15 kW | 3 m x 2 m x 2,1 m | 6700 kg | 500 m |
Używa
Choć początkowo projektowano go z myślą o dostarczaniu energii odnawialnej ludziom mieszkającym na lądzie, z biegiem czasu OPT przesunął punkt ciężkości PowerBuoy na znajdowanie bardziej specyficznych nisz jako morski system zasilania. urządzenie monitorujące i komunikacyjne.
Obrona i Bezpieczeństwo
Zdolność PowerBuoy do ciągłego zasilania, długich okresów konserwacji oraz możliwości nadzoru/komunikacji sprawiają, że jest to silny atut dla organizacji skupiających się na obronności i bezpieczeństwie. PowerBuoy można umieszczać w odległych obszarach oceanu i dostarczać ciągłych informacji obiektom na lądzie. Dzięki temu idealnie nadają się do monitorowania odległych odcinków oceanów pod kątem nielegalnych działań, takich jak handel ludźmi i narkotykami. Organizacje korzystające z PowerBuoys mogą otrzymywać ciągłe aktualizacje na temat łodzi wpływających do obszarów oceanu, gdzie PowerBuoys są monitorowane.
Nauka i badania
PowerBuoy to opłacalny i przyjazny dla środowiska sposób prowadzenia badań w odległych obszarach oceanu. PowerBuoy zapewniają zasilanie maszynom i urządzeniom używanym przez naukowców i badaczy do zrozumienia zmian klimatycznych, ekosystemów, wzorców pogodowych i nie tylko. Niski koszt operacyjny PowerBuoy oraz brak konieczności ciągłej konserwacji sprawia, że idealnie nadaje się do dłuższych operacji.
Komunikacja
PowerBuoys rozszerzają sieci komunikacyjne za pomocą wbudowanych systemów nadzoru i komunikacji. Ponieważ można je umieszczać w odległych obszarach morskich i same zasilać, Powerbuoy można wykorzystać jako stabilną platformę komunikacyjną, która może rozszerzać już istniejące sieci. Umożliwia to użytkownikom i organizacjom poszerzenie oferty zarówno do zastosowań komercyjnych, jak i rekreacyjnych.