Di banyak kawasan tempat kilang faundri beroperasi — Afrika sub-Sahara, Asia Selatan, sebahagian Timur Tengah — grid elektrik sama ada tidak tersedia atau tidak boleh dipercayai. Sebuah kilang faundri yang disambungkan ke grid yang lemah mungkin mengalami penurunan voltan, variasi frekuensi dan gangguan yang tidak dirancang yang menjadikan peleburan induksi mustahil tanpa penjanaan sandaran. Penjana diesel telah menjadi penyelesaian tradisional, tetapi bahan api diesel berharga $0.25-0.50 setiap kWh apabila anda mengambil kira bahan api, penyelenggaraan dan susut nilai penjana — menjadikan kos peleburan sangat tinggi.
MONTE INTELLIGENCE telah mengusahakan sistem kuasa hibrid solar-diesel untuk aplikasi peleburan induksi. Konsepnya mudah: gunakan solar PV untuk membekalkan beban elektrik asas pada waktu siang, dengan penjana diesel menyediakan sandaran semasa waktu mendung dan operasi pada waktu malam. Sistem ini mengurangkan penggunaan diesel sebanyak 40-60% — cukup untuk mendapatkan semula pelaburan solar dalam tempoh 3-5 tahun pada harga diesel biasa.
Seni bina sistem terdiri daripada lima komponen utama. Pertama, susunan PV solar — panel yang dipasang di atas tanah atau di atas bumbung, bersaiz untuk menyediakan pecahan sasaran penggunaan tenaga harian relau. Untuk relau induksi 1 MW yang beroperasi 8 jam sehari, penggunaan tenaga harian adalah lebih kurang 8 MWj (dengan mengandaikan 1000 kWj/tan untuk peleburan besi dan pemprosesan 8 tan sehari, atau secara alternatifnya berjalan pada kuasa yang dikurangkan untuk peleburan yang lebih kecil). Susunan solar yang menyediakan 50% daripada tenaga ini perlu menjana 4 MWj sehari.
Pengiraan saiz susunan PV bergantung pada sumber solar di tapak tersebut. Di lokasi dengan 5 jam puncak matahari setiap hari (biasa untuk kebanyakan kawasan tropika dan subtropika), susunan PV 1 MW (DC) menjana kira-kira 5 MWj sehari, tertakluk kepada kehilangan sistem sebanyak 15-20% untuk kecekapan inverter, pendawaian, kekotoran dan penurunan suhu. Susunan ini memerlukan kira-kira 1.2-1.5 hektar tanah setiap MW, atau 0.6-0.8 hektar jika dipasang di atas bumbung faundri.
Kedua, sistem penyimpanan tenaga bateri (BESS) menyediakan penimbal antara output PV berubah-ubah dan beban relau induksi. Peleburan induksi ialah beban berubah-ubah berkuasa tinggi — relau mungkin menarik 1 MW semasa peleburan dan 100-200 kW semasa penahanan. Bateri mesti membekalkan atau menyerap perbezaan antara penjanaan PV dan beban relau pada setiap saat, mengekalkan kestabilan voltan bas DC yang diperlukan oleh penyongsang. Bateri litium besi fosfat (LFP) ialah bahan kimia pilihan kerana hayat kitarannya yang panjang (4000-6000 kitaran pada kedalaman nyahcas 80%), ciri keselamatan yang baik dan kos yang menurun (kini kira-kira $80-120 setiap kWh pada tahap pek pada tahun 2026).
Kapasiti bateri disaizkan untuk tempoh jangkaan penjanaan solar rendah yang paling lama semasa anjakan peleburan — biasanya 2-4 jam operasi beban penuh untuk sistem yang direka untuk kebolehpercayaan yang tinggi. Untuk relau 1 MW, bateri 4 MWh menyediakan 4 jam operasi kuasa penuh tanpa input solar, yang meliputi kebanyakan peristiwa awan dan membolehkan pengendali melengkapkan peleburan yang sedang dijalankan dan bukannya menghentikannya. Bateri boleh dicas semasa tempoh apabila output PV melebihi permintaan relau, atau pada waktu malam dari penjana diesel jika hari berikutnya dijangka mendung.
Ketiga, inverter hibrid — elektronik kuasa yang menukar kuasa DC daripada susunan PV dan bateri kepada kuasa AC untuk relau. Ini bukan inverter solar standard; ia mesti mengendalikan ciri-ciri beban relau induksi, yang termasuk faktor kuasa yang rendah (0.15-0.25 untuk gegelung induksi sahaja, dibetulkan kepada 0.95+ oleh bank kapasitor relau) dan kandungan harmonik yang tinggi daripada bekalan kuasa frekuensi sederhana. Inverter mesti bersaiz untuk permintaan kVA, bukan hanya kW, dan mesti termasuk penapisan harmonik untuk mengelakkan harmonik relau daripada masuk kembali ke dalam sistem PV dan menyebabkan penyongsangan inverter.
Keempat, penjana diesel — bersaiz untuk membekalkan kuasa relau penuh apabila solar mahupun bateri tidak dapat memenuhi permintaan, biasanya semasa tempoh mendung yang berpanjangan atau operasi pada waktu malam. Penarafan penjana hendaklah kira-kira 1.2-1.5 kali ganda kuasa yang dinilai relau untuk mengambil kira arus masuk permulaan dan faktor kuasa. Bagi relau 1 MW, penjana 1.5 MVA adalah tipikal. Penjana hanya berjalan apabila diperlukan — pengawal hibrid memulakan dan menghentikannya secara automatik berdasarkan keadaan cas bateri dan ramalan output PV.
Kelima, sistem pengurusan tenaga hibrid (EMS) — pengawal yang memutuskan, setiap saat, cara memperuntukkan kuasa antara susunan PV, bateri, penjana dan relau. Logik EMS merangkumi: jika output PV melebihi permintaan relau, cas bateri; jika permintaan relau melebihi output PV, nyahcas bateri; jika keadaan cas bateri jatuh di bawah 20%, hidupkan penjana; jika ramalan cuaca meramalkan litupan awan yang berpanjangan, hidupkan penjana lebih awal untuk mengekalkan kapasiti bateri; jika kuasa grid tersedia (untuk sistem yang disambungkan ke grid), gunakan grid sebagai tambahan.
Analisis ekonomi untuk hibrid solar-diesel adalah mudah: bandingkan kos elektrik solar yang diratakan (termasuk kos kitaran bateri) dengan kos marginal penjanaan diesel. LCOE solar untuk sistem hibrid, termasuk penggantian bateri setiap 8-10 tahun, adalah kira-kira $0.06-0.10 setiap kWh. Kos penjanaan diesel ialah $0.25-0.50 setiap kWh. Penjimatan setiap kWh solar ialah $0.15-0.44. Bagi sistem yang menjana 1500 MWh elektrik solar setahun, penjimatan tahunan ialah $225,000-660,000, yang memperoleh semula pelaburan sistem sebanyak $1.5 juta dalam tempoh 2.3-6.7 tahun.
MONTE INTELLIGENCE menyediakan reka bentuk sistem hibrid solar-diesel untuk aplikasi peleburan induksi, termasuk penilaian sumber solar, saiz sistem dan penyepaduan dengan pakej relau induksi kami.
Untuk kajian kebolehlaksanaan hibrid solar-diesel untuk faundri anda, hubungi helenxu@cnlymonte.com.
