Ứng dụng điện năng lượng mặt trời cho hải đăng Hudson Athens

Ngọn hải đăng Hudson-Athens ở vùng ngoại ô New York, Mỹ được đưa vào sử dụng đầu tiên vào năm 1874. Nó đóng vai trò là ánh sáng dẫn đường cho các con tàu di chuyển trên các tuyến đường thủy đông đúc giữa Hudson và Athens vào cuối thế kỷ 19, giúp những người lái tàu tránh các căn hộ Middle Ground ngăn cách hai thành phố. Ngọn hải đăng được điều khiển từ khi thành lập cho đến năm 1950, gồm 6 người canh giữ khác nhau và gia đình của họ trong thời gian đó. Ngọn hải đăng được tự động hóa vào năm 1949 và được quản lý bảo trì bởi Cánh sát biển Hoa Kỳ. Cảnh sát biển lúc bấy giờ chịu trách nhiệm cho toàn bộ tài sản cho đến năm 1984, khi đó Thống đốc New York, ông Nelson Rockefeller đã bắt đầu tìm một tổ chức phi lợi nhuận để cho thuê, điều này nhằm duy trì khu vực này vì lợi ích của công chúng.

Với suy nghĩ này, một nhóm công dân ở các quận lân cận đã thành lập Hiệp hội bảo tồn ngọn hải đăng Hudson-Athens (HALPS). Tổ chức phi lợi nhuận này sẽ xử lý bảo trì vật chất, phát triện và phát huy giá trị lịch sử của nó. Vào năm 2000, HALPS chính thức là chủ sở hữu duy nhất của ngọn hải đăng này.

Ứng dụng điện năng lượng mặt trời cho hải đăng Hudson Athens 1

Ngoài việc làm cho ngọn hải đăng và lịch sử của nó có thể tiếp cận được với công chúng. Hội đã làm thu hút cư dân của các quận xung quanh trong hơn 20 năm bằng cách trang trí bằng đèn chiếu sáng mỗi mùa đông. Vào khoảng tháng 09/2019, dây cáp điện dưới nước đang cung cấp điện cho ngọn hải đăng bị trục trặc. Tuy nhiên thật may mắn, “đến hẹn lại lên” hệ thống đèn vẫn được thắp sáng nhờ Cảnh sát biển đã lắp đặt một hệ thống năng lượng mặt trời để cung cấp điện từ vài năm trước. Để cung cấp năng lượng cho phần còn lại của ngôi nhà và hoàn thành lịch trình du lịch mùa hè của họ, các tình nguyện viên của HALPS đã thiết lập thêm một máy phát điện. Sau sự cố này, họ bắt đầu nhận ra năng lượng mặt trời là một giải pháp lâu dài tốt nhất. Với sự giúp đỡ Hiệp hội Hudson Power Boat, họ bắt đầu thiết kế một hệ thống điện năng lượng mặt trời mới.

Cùng với nhà cung cấp năng lượng mặt trời, họ đã lên kế hoạch thiết kế một hệ thống điện mặt trời đảm bảo cung cấp năng lượng cho đèn chiếu sáng trong suốt mùa đông dài. Mọi người đã cùng nhau hoàn thành nhanh nhất có thể để kịp phục vụ cho một kỳ nghỉ truyền thống.

Ứng dụng điện năng lượng mặt trời cho hải đăng Hudson Athens 2

Thiết kế hệ thống năng lượng mặt trời

Hệ thống đèn tại đây mỗi ngày lễ ước tính sẽ tiêu tốn một lượng điện tối đa là 1250Wh, và vào mùa đông mỗi tấm pin mặt trời lắp đặt ở đây có thể hấp thụ được 3 giờ ánh nắng mỗi ngày. Họ quyết định lựa chọn 3 tấm pin đơn tinh thể 380W, tuy có hơi quá cỡ những chúng có thể đảm bảo cho các trường hợp thời tiết bất lợi, ngày ít nắng (điều này là rất cần thiết với các hệ thống điện mặt trời ngoài lưới).

Các tình nguyện viên đã thiết kế hệ thống giá đỡ cho phép điều chỉnh các tấm pin năng lượng mặt trời theo hướng và độ nghiêng mong muốn, do đó giúp tối ưu hóa sản lượng điện sản xuất được vào mùa đông.

Các tấm pin mặt trời được nối song song bằng các đầu nối MC4 Amphenol PV-100508 cao cấp. Lựa chọn này có các lợi ích cụ thể như : nó cho phép sử dụng bộ điều khiển sạc có điện áp thấp hơn một chút giúp giảm chi phí chung của hệ thống PV, thứ hai là hệ thống song song giúp giảm thiểu các tác động tiêu cực từ yếu tố bóng râm. Khi bóng râm che khuất tấm pin này sẽ không làm ảnh hưởng đến hiệu quả của tấm pin khác.

Ứng dụng điện năng lượng mặt trời cho hải đăng Hudson Athens 3

Vì con người không thể liên tục giám sát hệ thống xuyên suốt mùa đông, thêm nữa việc có những biển pháp bảo vệ nhất định như ngăn chặn việc sạc/xả quá mức của pin lưu trữ là rất cần thiết để tránh sự hao tổn tuổi thọ, hư hỏng gây tốn kém chi phí. Để giải quyết vấn đề này, họ đã lắp đặt thêm một bộ điều khiển sạc năng lượng mặt trời để liên tục giám sát và điều chỉnh quá trình sạc/xả của pin lưu trữ một cách hoàn toàn tự động.

Việc bảo vệ hệ thống pin lưu trữ luôn là vấn đề được ưu tiên để có thể đảm bảo cung cấp điện cho đèn hoạt động suốt mùa đông dài. Nếu không có sự bảo vệ bổ sung này, những ngày nhiều mây liên tiếp có thể làm giảm đáng kể điện áp của pin và tệ hơn là hư hỏng cần phải thay mới. Điều này không chỉ đối với hệ thống đèn năng lượng mặt trời của ngọn hải đăng Hudson-Athens này mà bất cứ hệ thống điện mặt trời nào cũng có thể gặp phải.

Đối với pin lưu trữ, các tình nguyện viên đã tận dụng tuổi thọ chu kỳ dài và phạm vi nhiệt độ hoạt động rộng của 4 bình ắc quy năng lượng mặt trời cao cấp, với tổng cộng 356Ah ở mức 24V, cung cấp khoảng 2 ngày điện tự chủ với độ xả sâu 50%.

Tất cả hệ thống dây cáp điện DC được gắn kết với đầu nối MC4 cao cấp, giữ cho hệ thống dây điện được gọn gàng và an toàn. Sau cùng, bằng cách sử dụng một biến tần chỉ đủ lớn để xử lý dòng điện liên tục tối đa của đèn, giúp giảm thiểu tối ưu thất thoát năng lượng từ tải ma. Điều này giups hệ thống vận hành hiệu quả hơn.

Quá trình lắp đặt

Ứng dụng điện năng lượng mặt trời cho hải đăng Hudson Athens 4

Hệ thống đã được cài đặt và đưa vào vận hành vào ngày 22 tháng 11, kịp lúc để cung cấp năng lượng cho đèn cho dịp lễ truyền thống không thể thiếu trong hai thập kỷ qua. Khi mùa đông sắp đến gần, và biết rằng sẽ không có bảo trì giữa mùa cho hệ thống, các tình nguyện viên đã quyết định lắp đặt ít đèn hơn một chút so với những năm trước đó.

Vượt qua những giới hạn về thời gian, giới hạn ngân sách và các trở ngại khác, các thành viên của Hội đã kịp chuẩn bị kỳ nghỉ truyền thống của địa phương. Qua đó chúng ta có thể thấy được nguồn năng lượng mặt trời có lợi như thế nào, không chỉ hiệu quả về chi phí mà còn ứng dụng tốt cho những nơi có điện lưới không ổn định.

Game bài đổi thưởng
Link with us