Depolama Enerji
Öğleden sonra erken saatlerde daha az elektrik üretimi zirvesi isteniyorsa ve akşam saatlerinde daha yüksek elektrik üretimi öngörülüyorsa, güneş enerjisi ara depolanabilir. Bu amaçla, kollektör tabanına yerleştirilen, zeminin mevcut doğal ısı depolama kapasitesini önemli ölçüde artıran su dolu hortumlar veya yastıklar kullanılabilir.
Zaten çok düşük su akış hızları için, hortumların içindeki doğal konveksiyon nedeniyle, hortumlar ve su arasındaki ısı transferi, dünyanın radyasyon soğuran yüzeyi (ve altındaki toprak tabakaları) arasındaki ısı transferinden önemli ölçüde daha yüksektir. toplayıcı ve ayrıca suyun ısı kapasitesi toprağınkinden yaklaşık beş kat daha yüksek olduğu için, hortumların içindeki su gelen güneş radyasyonunun bir kısmını depolar.
Bu ısı, yalnızca kollektör içindeki hava sıcaklıkları hortumların içindeki su sıcaklığının altında olduğunda gece açığa çıkar. Bu nedenle güneş yukarı çekişli kule enerji santralleri, yalnızca güneş tarafından tahrik edilerek gece gündüz çalıştırılabilir.
Hortumlar sadece bir kez doldurulur ve daha sonra su buharlaşmaması için sızdırmaz kalır. İstenen performans özelliğine bağlı olarak, hortumların içindeki su miktarı, kollektörün altında 5 ila 20 cm'lik bir ortalama su derinliğine karşılık gelmelidir.
Kule
Kule veya baca, güneş enerjisiyle çalışan bir kule elektrik santralinin gerçek termik motorunu temsil eder. İlk yaklaşımda, kollektör içinde ısıtılan havanın yukarı çekişi, kollektör içinde elde edilen hava sıcaklığı artışı ve baca yüksekliği ile orantılıdır.
Örneğin, büyük bir güneş yukarı çekişli kule elektrik santrali durumunda, ortam hava sıcaklığı tipik olarak 35 K kadar artırılır, böylece baca içinde yaklaşık 15 m/s'lik bir hava akış hızı oluşturulur. Teknik olarak konuşursak, güneş yukarı çekişli kule enerji santrallerinin bacaları çok büyük atmosferik soğutma kuleleridir.
Enerji DEPOLAMA sistemleri
Elektrik DEPOLAMA bataryaları
Elektrik DEPOLAMA
220 Volt elektrik depolama
Enerji DEPOLAMA şirketleri
Evde elektrik depolama
Elektrik DEPOLAMA sistemleri
Elektrik DEPOLAMA yöntemleri
1.000 m yüksekliğindeki kuleler, günümüzde iyi kontrol edilen büyük bir meydan okumayı temsil ediyor. Örneğin, şu anda yapım aşamasında olan yüksek bina Burj Dubai'nin yüksekliği 700 m'nin üzerinde olacak ve Şangay için 800 m'nin üzerinde bir yüksek bina planlanıyor.
Bir güneş yukarı çekişli kule elektrik santrali için sadece basit bir içi boş silindir gereklidir. Bu silindir çok ince bir şekle sahip değildir ve konut binalarına kıyasla gereksinimler oldukça düşüktür.
Bu tür kuleler farklı teknolojiler kullanılarak inşa edilebilir; bağımsız betonarme boruların yanı sıra, sac veya membran kaplamalı çelik kuleler veya gergili kule boru tasarımları da mümkündür. Araştırmalar, hemen hemen tüm sahalar için betonarmenin en dayanıklı ve uygun maliyetli alternatifi temsil ettiğini göstermiştir.
1.000 m yüksekliğindeki böyle bir kule için duvar kalınlığı altta 1 m'nin biraz üzerindedir. Bu kalınlık, yüksekliğin yarısında yaklaşık 0,3 m'ye kadar düşecek ve daha sonra sabit kalacaktır. Yine de, bu tür ince tüneller rüzgar yükü tarafından oval bir enine kesite ("ovalizasyon") deforme edilir.
Bu özellikle temsil edilen emme kanatları için geçerlidir. Meridional gerilim çok yükselir, böylece çatlama nedeniyle rijitlik azalır ve ayrıca burkulma tehlikesi ortaya çıkar. Ovalleşme, kule enine kesiti boyunca uzanan yalancı jant telleri şeklindeki şerit demetleriyle etkili bir şekilde önlenebilir. Diyaframlarla aynı sertleştirme etkisine sahiptirler, ancak yukarı çekişi çok az azaltırlar.
Türbinler
Türbinler vasıtasıyla hava akışından enerji elde edilir. Güneş yukarı çekişli kule enerji santralleri için kullanılacak bu tür türbinler, serbest çalışan rüzgar enerjisi dönüştürücüleri gibi hız kademeli değildir.
Kasalı rüzgar türbini jeneratör setleri olarak basınç kademelidirler ve bir hidroelektrik santraline benzer statik basınç çıkarırlar. Ulaşılabilir verimlilikler bu nedenle serbest çalışan rüzgar türbinlerinden daha yüksektir.
Türbinin önündeki ve arkasındaki hava hızı hemen hemen aynıdır. Çıkarılan güç, türbindeki hacim akışı ve basınç düşüşünün çarpımı ile orantılıdır. Türbin kontrolü, bu ürünü tüm olası çalışma koşulları için maksimize etmeyi amaçlar.
Tesis içindeki basınç düşüşü ve dolayısıyla akış hızı ve hava akışı, türbinin kanat ayar mekanizması tarafından kontrol edilir. Aşırı bir durumda, kanatlar hava akışına dik açıda ise, güç üretimi sıfırdır.
Diğer uç konum için hava akışı rotoru engellenmeden geçerse, türbindeki basınç düşüşü sıfıra eşittir; ayrıca bu koşullar altında rotor tarafından güç üretilmez. Optimum bıçak konumu bu iki konum arasındadır.
Türbin tasarımı için hidroelektrik santraller, rüzgar enerjisi dönüştürücüler, soğutma kulesi teknolojisi ve rüzgar tüneli fanları ile elde edilen deneyime geri dönebiliriz. Bu konuda dikey eksenli türbin en belirgin çözüm gibi görünmektedir.
Alternatif olarak, kollektör ile kule arasına eşmerkezli olarak yerleştirilen daha fazla sayıda yatay eksenli türbin de kullanılabilir, böylece ortak boyutlarda uygun maliyetli türbinler uygulanabilir.
Bitki kavramları
Araştırma amacıyla, bugüne kadar, birkaç metre yüksekliğinde birkaç çok küçük güneş enerjisi kulesi güç deney tesisi inşa edilmiştir (örneğin ABD, Güney Afrika, İran ve Çin'de).
Bununla birlikte, 1980'lerde birkaç yıl boyunca İspanya'da daha büyük boyutlu yalnızca tek bir tesis elektrik üretimi için inşa edilmiş ve işletilmiştir.
Prototip, İspanya, Manzanares civarında bulunuyor. 1981/82 yıllarında, Manzanares/İspanya'da tepe kapasitesi 50 kW olan bir pilot güneş yukarı çekişli kule elektrik santrali inşa edildi.
Bu araştırma projesinin amacı, gerçekçi teknik ve meteorolojik koşullar altında, teorik yaklaşımları doğrulamak ve her bir bileşenin enerji santralinin kapasitesi ve verimliliği üzerindeki etkisini değerlendirmekti. Bu amaçla 195 m yüksekliğinde ve 10 m çapında bir kule (baca) ve 240 m çapında bir toplayıcı ile çevrelenmiştir.
Baca, trapez levhalardan gergili bir tüp içerir (1,25 mm çap, mafsal derinliği 150 mm). Tüp, yerden 10 m yükseklikte bir destek halkası üzerinde durmaktadır; bu halka 8 ince boru şeklindeki sütun tarafından taşınıyordu, böylece sıcak hava baca tabanından pratik olarak engellenmeden akabiliyordu. İyi akış özelliklerine sahip, plastik kaplı kumaştan ön gerilimli bir zar, çatı ve baca arasındaki geçişi oluşturur.
Ağ Protokolleri
IoT’yi mümkün kılmak için ortaya çıkacak teknoloji ve ağ protokollerindeki gelişmeleri hayal bile edemezdik. Sonraki bölüm, IIoT sistemleri tasarlanırken kullanılabilen çok çeşitli teknoloji ve protokolleri gösterir; sadece bir boyutun herkese uymadığını unutmayın.
Endüstriyel İnterneti düşündüğümüzde, tüm ağ için IPv6 gibi ortak bir protokol seçmek o kadar basit değildir, çünkü birçok farklı eski iletişim teknolojisini nasıl entegre edeceğimizi göz önünde bulundurmalıyız. Bu önemlidir çünkü mevcut birçok cihaz, özellikle sensörler, örneğin bir IP yığınını barındırma yeteneği olmayan aptal veya pasif cihazlar olacaktır.
Bu cihazlar muhtemelen kablolar aracılığıyla bir PCB’ye veya belki bir RS232 seri bağlantısı kullanılarak bir PC’ye doğrudan bağlanacak şekilde yapılandırılmış olacaktır. Üretim ortamlarındaki mevcut sensörlerin çoğu bu şekilde yapılandırılacaktır ve bu nedenle mevcut iletişim teknolojilerinden bazılarını ve bunları yeni Endüstriyel İnternet mimarisinde nasıl kullanabileceğimizi incelememiz gerekiyor.
Eski Endüstriyel Protokoller
Birçok endüstriyel teknolojinin 20 yıla varan yaşam döngüleriyle uygulandığını düşünürsek, hala birçok eski teknolojiye sahip olduğumuzu görmek garip değil. Aslında, endüstriyel ortamlarda hala aktif olan eski iletişim protokolleri olarak kabul edilebilecek şeylere sahibiz; ancak bu protokoller iyi performans gösterir ve endüstriyel bir ortamda gereken performansı sağlar.
RS232 Seri Haberleşme
Seri analog iletişim ve RS232 özelliği, standart telefon kabloları ve konektörleri, dokuz pinli seri DIN fişleri ve hatta bir telefon ahizesi barındıran modemler kullanan modemler üzerinden ana çerçeve ve iletişim günlerine kadar uzanır. Genel olarak, RS232 9.600Kbps’de çalıştı ancak hızlar 56Kbps’ye ve hatta daha yükseklere yükseldi.
RS232 özelliği, uç nokta ana bilgisayarları olan yalnızca iki makinenin doğrudan iletişim kurabildiği eşler arası bir özelliktir. Bunun nedeni, RS232’nin iki ana bilgisayarı birbirine bağlayan telefon hattı gibi tek bir kablo üzerinden çalışmasıydı. Ayrıca RS232 ve diğer seri iletişim modlarının OSI modelinin 1. katmanında çalıştığı gerçeği de vardı.
Bunun anlamı, paylaşılan veri bağlantı katmanı veya MAC adresleme olmadığıydı, bu nedenle ana bilgisayarlar, baud hızı, eşlik ve durdurma bitlerinin uyumlu olduğu belirlendikten sonra basitçe birbirine bağlandı.
Kimlik doğrulama, iletişim teknolojisine değil, ana sistemlere bağlıydı. Bu nedenle RS232, işlemcilere ve TCP/IP gibi daha yüksek protokol yığınlarına gerek olmadığından, fiziksel olarak en kısıtlı cihazlarda bile uygulanması çok basit ve kolaydır.
RS232 çalıştıran cihazlar, IP yetenekleri olmamasına rağmen, doğrudan yakınlık alanı ağ geçidine bağlayabileceğimiz ucuz seri-USB dönüştürücüler aracılığıyla kolaylıkla yerleştirilebilir. Ek olarak, analog bir iletişim biçimi olan RS232, dijital iletişim yöntemlerinden çok daha uzun bağlantılara yayılabilir ve uzun mesafelerde bile gürültü ve sinyal zayıflamasına karşı çok daha az hassastır. Bu nedenle, bu cihazlar hala tasarlandıkları görevleri yerine getiriyorlarsa, yükseltmek veya değiştirmek için zorlayıcı bir neden yoktur.
40-20ma Akım Döngüsü
Endüstriyel ortamlarda veri iletmenin bir başka geleneksel analog yöntemi, teknisyenler tarafından genellikle 4-20ma olarak adlandırılsa da, akım döngüsü adı verilen bir teknolojidir. 4-20ma terimi, teknolojinin çalışma şeklinden gelir.
Döngüdeki bir alıcı, örneğin bir sıcaklık sensöründen analog bir girdi alacaktır. Verici daha sonra bu analog sinyali 4ma’dan büyük ve 20ma’dan küçük bir DC veri kaynağı kullanarak modüle eder.
Bu 16ma yayılımı, küçük dijital tahsislere bölünür ve mevcut döngü vericisi, gelen analog sinyali, sıfırın 4ma olması ve mümkün olan en yüksek değerin 20ma olmasıyla orantılı olarak uygun bir seviye atayacaktır. Gelen sinyali verici tarafından değil, bir güç kaynağı tarafından sağlanan DC akımı üzerinde modüle ederek, sinyalin doğru bir analog gösterimi yeniden üretilebilir.
Akım döngüsü, diğer analog iletişim biçimlerinin tüm avantajlarına sahiptir, örneğin, gürültüye duyarlı değildir ve uzun mesafelere taşınabilir. Ayrıca, mevcut döngü sahte bir sıfır (4ma) kullandığından, herhangi bir zemin seviyesi gürültüsü aslında minimum 4ma taban seviyesine sahip olan sinyalin altında oturuyor.
Bu nedenle, herhangi bir düşük seviyeli gürültü, sinyalden kolaylıkla ayrılır. Akım döngüsüyle ilgili bir başka harika nokta da, bir döngünün elektrik yasalarını ve özelliklerini takip ettiği için sorun gidermenin çok daha kolay olmasıdır. Bir döngüdeki her noktada akım seviyeleri aynı olacaktır, bu da sadece bir dijital voltmetre kullanılarak kolayca kontrol edilebileceği anlamına gelir.
Kaynakta 12ma gösteriyorsa alıcıda 12ma göstermesi garanti edilir. Akım döngüsü, analog cihazları bağlamak için eski üretim ortamlarında ve fabrikalarda yaygın olarak kullanılmaktadır. Güvenilir, sağlam ve gürültü ve parazite karşı dayanıklıdır.
Field Bus Teknolojileri
Önceki iki endüstriyel teknoloji örneği, günümüzün dijital alanlarında bile bir amaca hizmet eden iki yavaş ama güvenilir analog teknolojiyi gösterdi. Ancak bu teknolojiler, kritik olmayan bir senaryoda sensör verilerinin işlenmesi içindir. Ne yazık ki, günümüzün modern fabrikalarındaki çoğu üretim ve işleme sistemi, gerçek zamanlı veya gerçek zamana çok yakın performans gerektirir.
Bunun yıllar içinde geliştirdiği yol, izin verilirse veriyolundaki her düğümün doğrudan veri yolu üzerinden diğer tüm düğümlerle iletişim kurabileceği dağıtılmış bir veri yolu konseptini uygulamaktır.
Bu sadece fabrika katlarındaki makinelerin iletişim kurma şekli değildir; aynı zamanda, araçlardaki mikroişlemcilerin yerel bir ana bilgisayara ihtiyaç duymadan iletişim kurmasını sağlamak için özel olarak geliştirilmiş CAN (Kontrolör Alan Ağı) aracılığıyla otomobillerde, uçaklarda, kamyonlarda ve trenlerde otomasyon, kontrol ve yönetim sistemlerinin temelidir.
Ancak, CAN tek alan veri yolu teknolojisi değildir. EtherCat, Profibus, Foundation FieldBus, Modbus, BitBus ve diğerleri gibi birçok başka sürüm ve standart vardır.