ตู้คอนเทนเนอร์พลังงานแสงอาทิตย์: พลังงานนอกระบบและการออกแบบโมดูลาร์

ความเป็นอิสระด้านพลังงานนี้ขยายไปไกลกว่าไฟฟ้า แนวคิดคอนเทนเนอร์พลังงานแสงอาทิตย์ครอบคลุมการจัดการความร้อน โดยตัวสะสมความร้อนจากแสงอาทิตย์หรือแผงเซลล์แสงอาทิตย์-ความร้อนแบบไฮบริดสามารถให้น้ำร้อนและความร้อนในพื้นที่ได้ เช่นเดียวกับระบบน้ำอัจฉริยะที่เก็บเกี่ยว กรอง และรีไซเคิลน้ำ คอนเทนเนอร์ EB รุ่นต่างๆ เพิ่มความสามารถของโซ่เย็น โดยใช้พลังงานไฟฟ้าโซลาร์เซลล์ที่มีอยู่เพื่อจ่ายพลังงานให้กับสภาพแวดล้อมที่มีอุณหภูมิต่ำคงที่สำหรับอาหารหรือการเก็บรักษาทางการแพทย์ ผลลัพธ์ที่ได้คือหน่วยแบบโมดูลาร์ที่สามารถขนส่งได้ ซึ่งสามารถติดตั้งได้อย่างรวดเร็วในสถานที่ห่างไกล เขตบรรเทาภัยพิบัติ หรือพื้นที่ที่อยู่อาศัยนอกระบบ และสามารถใช้งานได้เต็มรูปแบบภายในไม่กี่ชั่วโมงก่อนเดินทางมาถึง โดยไม่ต้องรอการเชื่อมต่อโครงข่าย การส่งมอบเชื้อเพลิง หรือโครงสร้างพื้นฐานทางน้ำที่ถูกสร้างขึ้น

บูรณาการไฟฟ้าโซลาร์เซลล์และกำลังการผลิตพลังงาน

ความสามารถในการผลิตพลังงานของภาชนะบรรจุพลังงานแสงอาทิตย์ถูกกำหนดโดย กำลังการผลิตไฟฟ้าโซลาร์เซลล์ที่ติดตั้งทั้งหมด ประสิทธิภาพของแผง และทรัพยากรพลังงานแสงอาทิตย์ที่มีอยู่ในสถานที่ติดตั้ง . ตู้คอนเทนเนอร์มาตรฐานขนาด 20 ฟุตมีพื้นที่หลังคาประมาณ 14 ถึง 15 ตารางเมตร ม ซึ่งสามารถรองรับได้ประมาณนั้น 2.5 ถึง 3.5 กิโลวัตต์ต่อชั่วโมง ของแผงเซลล์แสงอาทิตย์ชนิดโมโนคริสตัลไลน์ โดยสมมติว่าประสิทธิภาพของแผงอยู่ในช่วง 21 ถึง 23% . ความจุฐานนี้ได้รับการเสริมด้วยอาร์เรย์แบบพับได้ที่ปรับใช้ได้ เช่น โครงสร้างปีกแบบไฮดรอลิกหรือแบบสั่งงานด้วยตนเอง ซึ่งกางออกจากด้านข้างของตู้คอนเทนเนอร์เพื่อให้เห็นพื้นที่แผงเพิ่มเติม เมื่อใช้งานเต็มที่ ตู้คอนเทนเนอร์ขนาด 20 ฟุตจะสามารถรองรับความจุติดตั้งรวมได้ที่ 8 ถึง 12 กิโลวัตต์ต่อชั่วโมง ขึ้นอยู่กับจำนวนชั้นพับและเทคโนโลยีแผงที่เลือก

ผลผลิตพลังงานในแต่ละวันขึ้นอยู่กับชั่วโมงที่มีแสงแดดสูงสุดในบริเวณนั้น ในภูมิภาคที่มีค่าเฉลี่ย 5 ชั่วโมงที่มีแสงแดดสูงสุดต่อวัน ระบบ 10 กิโลวัตต์ต่อ จะสร้างประมาณ 40 ถึง 45 กิโลวัตต์ชั่วโมงต่อวัน หลังจากคำนึงถึงการสูญเสียของระบบ รวมถึงประสิทธิภาพของอินเวอร์เตอร์ การสูญเสียการเดินสายไฟ และการลดอุณหภูมิ ซึ่งเพียงพอต่อการจ่ายไฟให้กับโหลดภายในตู้คอนเทนเนอร์ เช่น แสงสว่าง การควบคุมสภาพอากาศ การบำบัดน้ำ และเครื่องทำความเย็น โดยมีส่วนเกินจำนวนมากสำหรับการชาร์จรถยนต์ไฟฟ้าหรือการทำงานของเครื่องมือ ตารางด้านล่างสรุปศักยภาพในการสร้างตามการกำหนดค่าคอนเทนเนอร์ต่างๆ และระดับทรัพยากรพลังงานแสงอาทิตย์

ต้องเลือกแผงเซลล์แสงอาทิตย์บนภาชนะบรรจุพลังงานแสงอาทิตย์เพื่อความทนทานในการขนส่งและประสิทธิภาพการทำงานแบบอยู่กับที่ แผงที่ติดตั้งบนอาเรย์แบบพับจะพบการวนรอบเชิงกลซ้ำแล้วซ้ำเล่าและต้องใช้ โครงเสริมและกล่องรวมสัญญาณแบบยืดหยุ่น ที่ต้านทานการแตกร้าวเมื่อยล้า การเชื่อมต่อระหว่างแผงใช้ขั้วต่อ MC4 ที่ทนทานต่อสภาพอากาศพร้อมปลอกล็อค เพื่อป้องกันการขาดการเชื่อมต่อโดยไม่ตั้งใจระหว่างมีลมแรง สำหรับตู้คอนเทนเนอร์ที่ใช้งานในสภาพแวดล้อมชายฝั่งหรือทางทะเล กรอบแผงจะถูกระบุใน อลูมิเนียมอโนไดซ์ที่มีชั้นออกไซด์ขั้นต่ำ 15 ไมครอน เพื่อต้านทานการกัดกร่อนของสเปรย์เกลือ และแผงโซลาร์เซลล์ถูกห่อหุ้มด้วยเอทิลีนไวนิลอะซิเตต 2 ชั้น และแผ่นหลังฟลูออโรโพลีเมอร์ที่ป้องกันความชื้นซึมเข้าไปแม้ใน ความชื้นสัมพัทธ์ 85% และ 85°C , สภาวะการทดสอบความร้อนชื้นมาตรฐาน

สถาปัตยกรรมการจัดเก็บพลังงานและการออกแบบห้องโดยสารแบตเตอรี่

ห้องเก็บพลังงานเป็นหัวใจสำคัญของความสามารถนอกระบบของตู้คอนเทนเนอร์พลังงานแสงอาทิตย์ และการออกแบบจะต้องสร้างสมดุลระหว่างความจุ ความปลอดภัย และการจัดการความร้อน เคมีของลิเธียมเหล็กฟอสเฟตเป็นตัวเลือกที่โดดเด่นเนื่องจากคุณสมบัตินี้ เสถียรภาพทางความร้อนโดยธรรมชาติและอายุการใช้งานของวงจรเกิน 4,000 ถึง 6,000 รอบที่ความลึก 80% ของการปล่อย . โครงสร้างตู้คอนเทนเนอร์ขนาด 20 ฟุตโดยทั่วไปจะมีแบตเตอรีแบตเตอรีที่มีความจุที่ใช้งานได้ 20 ถึง 40 กิโลวัตต์ชั่วโมง ขนาดที่จะจัดให้มีอย่างน้อย อิสระ 24 ถึง 48 ชั่วโมง โดยไม่มีการป้อนข้อมูลจากแสงอาทิตย์ ครอบคลุมช่วงที่มีเมฆปกคลุมหนาทึบหรือโหลดในเวลากลางคืน โมดูลแบตเตอรี่ติดตั้งอยู่ในช่องกันไฟเฉพาะที่มีการระบายอากาศแบบแอคทีฟ และระบบการจัดการแบตเตอรี่ที่ตรวจสอบแรงดันไฟฟ้า อุณหภูมิ และสภาวะของเซลล์แต่ละเซลล์

ห้องควบคุมอัจฉริยะทำหน้าที่สำคัญของ การจัดส่งตามเวลาจริงและการจัดการโหลด . โดยจะประมวลผลข้อมูลจากอินเวอร์เตอร์ไฟฟ้าโซลาร์เซลล์ ระบบการจัดการแบตเตอรี่ เซ็นเซอร์สิ่งแวดล้อม และวงจรโหลดแต่ละตัวภายในคอนเทนเนอร์ เมื่อสถานะการชาร์จของแบตเตอรี่อยู่ในระดับสูงและการสร้างพลังงานแสงอาทิตย์เกินภาระที่เกิดขึ้นทันที ตัวควบคุมจะโอนพลังงานส่วนเกินไปยังลำดับความสำคัญรอง ได้แก่ น้ำร้อน การรันคอมเพรสเซอร์ของคอนเทนเนอร์ EB เพื่อทำให้มวลความร้อนเย็นลงล่วงหน้า หรือการชาร์จอุปกรณ์ภายนอก ในช่วงราคากริดที่มีการใช้งานสูงสุด หากคอนเทนเนอร์เชื่อมต่อกริดเป็นอุปกรณ์สำรอง ตัวควบคุมสามารถสลับไปใช้พลังงานจากแบตเตอรี่เพื่อหลีกเลี่ยงการใช้ไฟฟ้าราคาแพง จากนั้นจึงชาร์จใหม่ในช่วงเวลาที่มีการใช้งานน้อย ซึ่งเป็นกลยุทธ์ที่เรียกว่าการตัดขนสูงสุด (peak shaving) ซึ่งจะช่วยลดต้นทุนการดำเนินงานได้โดยตรง

การจัดการความร้อนและฟังก์ชันคอนเทนเนอร์ Solar EB

Solar EB Container นำเสนอรูปแบบพิเศษของแนวคิดคอนเทนเนอร์พลังงานแสงอาทิตย์ที่มีชีวิต โดยที่พลังงานไฟฟ้าโซลาร์เซลล์ที่มีอยู่จะถูกส่งไปยัง รักษาสภาพแวดล้อมที่อุณหภูมิต่ำให้คงที่เพื่อยืดอายุการเก็บรักษา . ฟังก์ชันนี้มีความสำคัญอย่างยิ่งต่อห่วงโซ่อุปทานด้านเภสัชกรรมในพื้นที่ห่างไกล การเก็บรักษาอาหารในพื้นที่เกษตรกรรมนอกเครือข่าย และโรงเก็บศพชั่วคราวในการตอบสนองต่อภัยพิบัติ ระบบทำความเย็นโดยทั่วไปจะเป็นแบบ คอมเพรสเซอร์กระแสตรงแบบปรับความเร็วได้ซึ่งขับเคลื่อนโดยตรงจากแบตเตอรี โดยข้ามขั้นตอนอินเวอร์เตอร์เพื่อปรับปรุงประสิทธิภาพของระบบโดยรวมโดย 10 ถึง 15% เมื่อเปรียบเทียบกับการจัดเรียงคอมเพรสเซอร์ AC สามารถรักษาอุณหภูมิภายในภาชนะ EB ได้ที่ 2 ถึง 8°C สำหรับการจัดเก็บยา หรือ -20°C สำหรับสินค้าแช่แข็ง ด้วยการตั้งค่าที่ปรับได้ผ่านอินเทอร์เฟซการควบคุมอัจฉริยะ

ซองเก็บความร้อนของภาชนะ EB ได้รับการออกแบบทางวิศวกรรมเพื่อให้ได้รับความร้อนน้อยที่สุด ผนัง พื้น และเพดานเป็นฉนวนด้วย โฟมโพลียูรีเทนเซลล์ปิดหรือแผงฉนวนสุญญากาศ เพื่อให้ได้ค่า R เท่ากับ R-30 ถึง R-40 ซึ่งสูงกว่าโครงเหล็กไม่มีฉนวนของตู้คอนเทนเนอร์มาตรฐานอย่างมาก ฉนวนนี้เมื่อรวมกับคอมเพรสเซอร์ที่ใช้พลังงานไฟฟ้าโซลาร์เซลล์ ช่วยให้คอนเทนเนอร์ EB สามารถรักษาอุณหภูมิภายในได้ แม้ว่าอุณหภูมิภายนอกจะสูงกว่านี้ก็ตาม 45°ซ ซึ่งเป็นสภาวะที่พบได้ทั่วไปในพื้นที่แห้งแล้งซึ่งมีทรัพยากรพลังงานแสงอาทิตย์อย่างอุดมสมบูรณ์ที่สุด และโครงสร้างพื้นฐานของห่วงโซ่ความเย็นมีความจำเป็นมากที่สุด ระบบควบคุมอัจฉริยะจะตรวจสอบการเปิดประตูและปรับความเร็วของคอมเพรสเซอร์ในเชิงรุกเพื่อนำอากาศเย็นที่สูญเสียไประหว่างการเข้าถึงกลับคืนมา ลดการเคลื่อนตัวของอุณหภูมิที่อาจทำให้ผลิตภัณฑ์จัดเก็บเสียหายได้

ความเป็นอิสระของน้ำและการจัดการทรัพยากรแบบบูรณาการ

การอ้างสิทธิ์ของคอนเทนเนอร์ที่มีพลังงานแสงอาทิตย์ต่อความสามารถนอกชายฝั่ง ซึ่งหมายถึงความเป็นอิสระจากปัจจัยภายนอกนั้น ขึ้นอยู่กับระบบการจัดการน้ำเป็นอย่างมาก คอนเทนเนอร์รวมเข้าด้วยกัน การผลิตน้ำในชั้นบรรยากาศ การเก็บน้ำฝนจากหลังคาและพื้นผิวแผงที่ใช้ และการกรองแบบหลายขั้นตอน เพื่อผลิตน้ำดื่มโดยไม่ต้องต่อท่อ เครื่องกำเนิดน้ำในบรรยากาศจะควบแน่นความชื้นจากอากาศโดยใช้พลังงานไฟฟ้าโซลาร์เซลล์เดียวกันกับที่ให้พลังงานแก่ส่วนที่เหลือของภาชนะบรรจุ โดยมีอัตราการผลิตโดยทั่วไปที่ 20 ถึง 50 ลิตรต่อวัน ขึ้นอยู่กับความชื้นและอุณหภูมิโดยรอบ น้ำฝนที่รวบรวมจากพื้นที่ผิวขนาดใหญ่ของแผงโซลาร์เซลล์ที่ใช้งานจะถูกส่งตรงไปยังถังเก็บผ่านตัวเปลี่ยนทิศทางและตัวกรองตะกอนแบบฟลัชลำดับแรก จากนั้นจึงบำบัดผ่านถ่านกัมมันต์ อัลตราฟิลเตรชัน และขั้นตอนการฆ่าเชื้อด้วยรังสีอัลตราไวโอเลต

น้ำเกรย์จากอ่างล้างหน้าและฝักบัวจะถูกรีไซเคิลผ่านโมดูลบำบัดทางชีวภาพ ซึ่งโดยทั่วไปคือเครื่องปฏิกรณ์ชีวภาพแบบเมมเบรน และส่งคืนไปยังระบบน้ำที่ไม่สามารถบริโภคได้สำหรับการล้างห้องน้ำและการชลประทานของโมดูลปลูกพืชไร้ดินแบบผสมผสาน วิธีการแบบวงปิดนี้ช่วยลดความต้องการน้ำในแต่ละวันจากการบริโภคในครัวเรือนโดยทั่วไป 150 ถึง 200 ลิตรต่อคน ไปยังอินพุตสุทธิของ 30 ถึง 50 ลิตรต่อคน ซึ่งทั้งหมดนี้สามารถพบได้โดยระบบรวบรวมบรรยากาศและน้ำฝน ห้องควบคุมอัจฉริยะจะตรวจสอบระดับถัง พารามิเตอร์คุณภาพน้ำ และสถานะของปั๊ม แจ้งเตือนผู้โดยสารถึงความผิดปกติใดๆ และสลับระหว่างแหล่งน้ำโดยอัตโนมัติตามความพร้อมและคุณภาพ

การปรับใช้อย่างรวดเร็วและลอจิกการขยายโมดูล

มูลค่าของตู้คอนเทนเนอร์ที่ใช้พลังงานแสงอาทิตย์ในฐานะโรงประกอบด่วนนอกชายฝั่งนั้นมาจาก ลำดับการใช้งานแบบครบวงจรที่ไม่ต้องใช้อุปกรณ์ภายนอกนอกเหนือจากยานพาหนะขนถ่ายตู้คอนเทนเนอร์มาตรฐาน . เมื่อมาถึงที่ไซต์งาน ภาชนะจะถูกวางบนพื้นผิวระดับที่เตรียมไว้ เช่น กรวดอัด แผ่นคอนกรีต หรือฐานรากเสาเข็มสกรู แผงเซลล์แสงอาทิตย์แบบพับได้จะถูกใช้งานแบบแมนนวลหรือแบบไฮดรอลิก และระบบไฟฟ้าจะทำการทดสอบตัวเองอัตโนมัติเพื่อตรวจสอบเอาต์พุตของแผง แรงดันไฟฟ้าของแบตเตอรี่ และการซิงโครไนซ์อินเวอร์เตอร์ก่อนที่จะจ่ายไฟให้กับวงจรภายใน ตั้งแต่การมาถึงจนถึงความพร้อมในการปฏิบัติงานเต็มรูปแบบ โดยปกติแล้วลำดับเวลาการปรับใช้จะเป็นดังนี้ 2 ถึง 4 ชั่วโมงสำหรับลูกเรือที่ผ่านการฝึกอบรมสองคน โดยไม่มีข้อกำหนดสำหรับช่างไฟฟ้า ช่างประปา หรือจัดส่งน้ำมันเชื้อเพลิง

ตู้คอนเทนเนอร์หลายตู้สามารถเชื่อมต่อถึงกันเพื่อสร้างพื้นที่พักอาศัยหรือพื้นที่ทำงานขนาดใหญ่ขึ้น ระบบควบคุมอัจฉริยะในแต่ละคอนเทนเนอร์สื่อสารผ่านเครือข่ายเมชไร้สาย เปิดใช้งานได้ การกระจายพลังงานที่ประสานกันทั่วทั้งคลัสเตอร์ . หากแบตเตอรีของตู้คอนเทนเนอร์หนึ่งมีประจุเต็มในขณะที่อีกตู้หนึ่งยังคงดึงพลังงานอยู่ ระบบควบคุมจะกำหนดเส้นทางการสร้างส่วนเกินไปยังคอนเทนเนอร์ที่มีการขาดดุล เพื่อปรับสถานะการชาร์จโดยรวมให้เหมาะสม ความเป็นโมดูลาร์นี้หมายความว่าการติดตั้งคอนเทนเนอร์ที่ใช้พลังงานแสงอาทิตย์สามารถเริ่มต้นจากขนาดเล็กและขยายได้ทีละน้อย โดยคอนเทนเนอร์เดียวทำหน้าที่เป็นคลินิกการแพทย์ คอนเทนเนอร์ที่สองเพิ่มเป็นที่พักของพนักงาน และอีกหนึ่งในสามเป็นหน่วยห้องเย็น EB โดยไม่เติบโตเกินโครงสร้างพื้นฐานด้านพลังงาน เนื่องจากคอนเทนเนอร์ใหม่แต่ละคอนเทนเนอร์นำการผลิตไฟฟ้าโซลาร์เซลล์และความจุในการจัดเก็บของตัวเองไปด้วย