การหลอมโลหะด้วยการเหนี่ยวนำพลังงานแสงอาทิตย์แบบไม่พึ่งพาโครงข่ายไฟฟ้า: การดำเนินงานโรงหล่อโดยไม่ต้องใช้พลังงานจากโครงข่ายไฟฟ้า

การหลอมโลหะด้วยการเหนี่ยวนำพลังงานแสงอาทิตย์แบบไม่พึ่งพาโครงข่ายไฟฟ้า: การดำเนินงานโรงหล่อโดยไม่ต้องใช้พลังงานจากโครงข่ายไฟฟ้า

การหลอมโลหะด้วยระบบเหนี่ยวนำแบบไม่เชื่อมต่อกับโครงข่ายไฟฟ้าอาจฟังดูเป็นไปไม่ได้ จนกว่าคุณจะได้เห็นการใช้งานจริง โรงหล่อแห่งหนึ่งในออสเตรเลียตะวันตกได้ใช้งานเตาหลอมเหนี่ยวนำขนาด 2 เมกะวัตต์ด้วยพลังงานแสงอาทิตย์และแบตเตอรี่สำรองมาตั้งแต่ปี 2022 โดยไม่มีการเชื่อมต่อกับโครงข่ายไฟฟ้าเลย โรงถลุงทองแดงในทะเลทรายอาตาคามาของชิลีได้ใช้งานเตาหลอมเหนี่ยวนำขนาด 5 เมกะวัตต์ด้วยระบบไฮบริดพลังงานแสงอาทิตย์และดีเซลมาตั้งแต่ปี 2021 และโรงงานรีไซเคิลเศษโลหะในมาลีได้ใช้งานเตาหลอมเหนี่ยวนำขนาด 1 เมกะวัตต์ด้วยพลังงานแสงอาทิตย์และแบตเตอรี่มาตั้งแต่ปี 2023 เทคโนโลยีนี้มีอยู่จริง การดำเนินงานกำลังดำเนินอยู่ และต้นทุนก็ดึงดูดใจมากขึ้นเรื่อยๆ สำหรับสถานที่ห่างไกล

เมื่อการใช้พลังงานนอกระบบโครงข่ายไฟฟ้ามีความเหมาะสม

การหลอมโลหะด้วยระบบเหนี่ยวนำไฟฟ้าแบบไม่เชื่อมต่อกับโครงข่ายไฟฟ้าหลักนั้นเหมาะสมในสามสถานการณ์ ได้แก่ สถานที่ห่างไกลที่ไม่มีการเชื่อมต่อกับโครงข่ายไฟฟ้าหลัก สถานที่ที่มีไฟฟ้าจากโครงข่ายไม่เสถียร และสถานที่ที่ค่าใช้จ่ายในการขยายโครงข่ายไฟฟ้าสูงเกินไป กรณีแรกเป็นกรณีที่พบได้บ่อยที่สุด ได้แก่ การทำเหมืองแร่ ค่ายน้ำมันและก๊าซ ฐานทัพทหาร และชุมชนห่างไกล ซึ่งล้วนต้องการการหลอมโลหะเพื่อการบำรุงรักษาและการผลิต และค่าใช้จ่ายในการวางสายส่งไฟฟ้าไปยังสถานที่ห่างไกลซึ่งอยู่ห่างออกไป 50 ถึง 100 กิโลเมตร อาจสูงกว่าค่าใช้จ่ายของระบบพลังงานแสงอาทิตย์ร่วมกับระบบเหนี่ยวนำไฟฟ้าทั้งหมดเสียอีก

กรณีที่สองพบได้ทั่วไปในตลาดกำลังพัฒนาที่มีระบบไฟฟ้าไม่เสถียร โรงหล่อหลายแห่งในแอฟริกา เอเชียใต้ และเอเชียตะวันออกเฉียงใต้ สูญเสียเวลาการผลิตไป 5 ถึง 20 เปอร์เซ็นต์เนื่องจากไฟฟ้าดับ ต้นทุนของการผลิตที่สูญเสียไปมักสูงกว่าต้นทุนของระบบสำรองพลังงานแสงอาทิตย์และแบตเตอรี่ และระบบสำรองนี้ยังสามารถจ่ายพลังงานส่วนใหญ่ในระหว่างการทำงานปกติได้อีกด้วย

กรณีที่สามพบได้ทั่วไปในตลาดพัฒนาแล้วซึ่งต้นทุนการขยายโครงข่ายไฟฟ้าสูง ในสหรัฐอเมริกาฝั่งตะวันตก ต้นทุนการขยายสายส่งไฟฟ้า 3 เฟสระยะทาง 10 กิโลเมตรไปยังพื้นที่อุตสาหกรรมแห่งใหม่ อาจสูงเกิน 1 ล้านดอลลาร์สหรัฐ ในขณะที่ระบบพลังงานแสงอาทิตย์พร้อมแบตเตอรี่ในพื้นที่เดียวกันอาจมีต้นทุน 1.5 ถึง 2 ล้านดอลลาร์สหรัฐ แต่ระบบดังกล่าวเป็นอิสระจากโครงข่ายไฟฟ้าและต้นทุนสามารถคาดการณ์ได้มากกว่า

การกำหนดขนาดระบบสำหรับการใช้งานนอกโครงข่ายไฟฟ้า

การหลอมโลหะด้วยการเหนี่ยวนำพลังงานแสงอาทิตย์แบบไม่เชื่อมต่อกับโครงข่ายไฟฟ้าหลัก จำเป็นต้องมีการวางแผนขนาดระบบอย่างรอบคอบ แผงโซลาร์เซลล์ต้องผลิตพลังงานได้เพียงพอตลอดทั้งปีเพื่อครอบคลุมการใช้พลังงานของเตาหลอม และแบตเตอรี่ต้องมีขนาดใหญ่พอที่จะรองรับช่วงที่มีเมฆมากหลายวันและการทำงานในเวลากลางคืน

สำหรับเตาหลอมเหนี่ยวนำขนาด 2 เมกะวัตต์ ที่ทำงาน 5,000 ชั่วโมงต่อปี (ประมาณ 14 ชั่วโมงต่อวัน 365 วันต่อปี) การใช้พลังงานต่อปีจะอยู่ที่ 10 กิกะวัตต์ชั่วโมง แผงโซลาร์เซลล์ในพื้นที่ที่มีแสงแดดสูง (5 ถึง 6 กิโลวัตต์ชั่วโมงต่อตารางเมตรต่อวัน) สามารถผลิตพลังงานได้ 1,500 ถึง 1,800 กิโลวัตต์ชั่วโมงต่อกิโลวัตต์ต่อปี ดังนั้นกำลังการผลิตของแผงโซลาร์เซลล์ที่ต้องการจึงอยู่ที่ 5.5 ถึง 6.7 เมกะวัตต์ ระบบจัดเก็บแบตเตอรี่ต้องครอบคลุมการทำงาน 12 ถึง 16 ชั่วโมงที่การใช้พลังงานเฉลี่ย (60 ถึง 75 เปอร์เซ็นต์ของกำลังไฟที่กำหนด) ซึ่งอยู่ที่ 15 ถึง 25 เมกะวัตต์ชั่วโมง

ต้นทุนระบบโดยรวมสำหรับการติดตั้งระบบหลอมโลหะด้วยพลังงานแสงอาทิตย์แบบไม่เชื่อมต่อกับโครงข่ายไฟฟ้าขนาด 2 เมกะวัตต์ ในพื้นที่ที่มีแสงแดดจัด จะอยู่ในช่วง 12 ถึง 18 ล้านดอลลาร์สหรัฐ ขึ้นอยู่กับการเตรียมพื้นที่ ขนาดของระบบกักเก็บพลังงานแบตเตอรี่ (BESS) และความซับซ้อนของระบบควบคุม ต้นทุนจะถูกคิดค่าเสื่อมราคาในระยะเวลา 20 ถึง 25 ปี และต้นทุนการดำเนินงานส่วนใหญ่จะมาจากค่าใช้จ่ายในการเปลี่ยนระบบ BESS ในปีที่ 12 ถึง 15

ระบบไฮบริดพลังงานแสงอาทิตย์-ดีเซล

สำหรับสถานที่ที่ต้องการใช้งานตลอด 24 ชั่วโมง 7 วันต่อสัปดาห์ และไม่สามารถยอมรับความเสี่ยงจากการที่ระบบกักเก็บพลังงานแบตเตอรี่ (BESS) จะหมดลงได้ ระบบไฮบริดพลังงานแสงอาทิตย์-ดีเซลจึงเป็นคำตอบที่เหมาะสม เครื่องกำเนิดไฟฟ้าดีเซลจะให้พลังงานสำรอง และระบบพลังงานแสงอาทิตย์ร่วมกับ BESS จะครอบคลุมพลังงาน 60 ถึง 80 เปอร์เซ็นต์ของพลังงานทั้งหมดต่อปี เครื่องกำเนิดไฟฟ้าดีเซลทำงานที่โหลด 80 ถึง 100 เปอร์เซ็นต์ ซึ่งเป็นจุดการทำงานที่มีประสิทธิภาพสูงสุด และประสิทธิภาพการใช้เชื้อเพลิงดีกว่าการทำงานที่โหลดแปรผันอย่างต่อเนื่องมาก

ระบบผลิตไฟฟ้าพลังงานแสงอาทิตย์และดีเซลแบบไฮบริดขนาด 5 เมกะวัตต์ สำหรับโรงถลุงทองแดงในประเทศชิลี ประกอบด้วยแผงโซลาร์เซลล์ขนาด 12 เมกะวัตต์ ระบบกักเก็บพลังงานแบตเตอรี่ (BESS) ขนาด 15 เมกะวัตต์ชั่วโมง และเครื่องกำเนิดไฟฟ้าดีเซลขนาด 5 เมกะวัตต์ ระบบนี้ใช้งานมาแล้ว 3 ปี โดยมีสัดส่วนการใช้พลังงานแสงอาทิตย์ 75 เปอร์เซ็นต์ และปริมาณการใช้เชื้อเพลิงดีเซลลดลง 70 เปอร์เซ็นต์ เมื่อเทียบกับระบบดีเซลล้วนแบบเดิม ระยะเวลาคืนทุนของการลงทุนในพลังงานแสงอาทิตย์และ BESS อยู่ที่ 6-8 ปี โดยพิจารณาจากราคาไฟฟ้าและดีเซลในท้องถิ่น

ระบบควบคุมไมโครกริด

ระบบควบคุมไมโครกริดเป็นหัวใจสำคัญของการติดตั้งระบบผลิตไฟฟ้านอกโครงข่าย ระบบนี้จะประสานงานระหว่างผลผลิตจากแผงโซลาร์เซลล์ ระดับประจุของระบบกักเก็บพลังงานแบตเตอรี่ เครื่องกำเนิดไฟฟ้าดีเซล (ถ้ามี) และภาระของเตาเผา วัตถุประสงค์ของการควบคุมคือ: เพิ่มผลผลิตจากพลังงานแสงอาทิตย์ให้สูงสุด รักษาระดับประจุของระบบกักเก็บพลังงานแบตเตอรี่ให้อยู่ในขอบเขตที่ปลอดภัย และตรวจสอบให้แน่ใจว่าเตาเผามีพลังงานเพียงพออยู่เสมอ

สถาปัตยกรรมควบคุมมาตรฐานประกอบด้วยตัวควบคุมหลักที่เชื่อมต่อกับอินเวอร์เตอร์พลังงานแสงอาทิตย์ ระบบจัดการพลังงานแบตเตอรี่ ตัวควบคุมเครื่องกำเนิดไฟฟ้าดีเซล และระบบควบคุมเตาเผา ตัวควบคุมหลักจะใช้ขั้นตอนวิธีควบคุมแบบทำนายผลล่วงหน้า (MPC) เพื่อพยากรณ์ผลผลิตพลังงานแสงอาทิตย์ (โดยใช้การพยากรณ์อากาศและข้อมูลในอดีต) และกำหนดตารางการใช้พลังงานของเตาเผาเพื่อเพิ่มการใช้พลังงานแสงอาทิตย์ให้สูงสุด

MONTE INTELLIGENCE จัดจำหน่ายระบบควบคุมไมโครกริดสำหรับโรงงานหลอมโลหะด้วยพลังงานแสงอาทิตย์แบบออฟกริดและแบบไฮบริด ระบบควบคุมนี้ทำงานร่วมกับระบบควบคุมเตาหลอม และมีอินเทอร์เฟซ HMI เดียวสำหรับผู้ปฏิบัติงาน

ความท้าทายในการดำเนินงาน

การหลอมโลหะด้วยพลังงานแสงอาทิตย์แบบไม่เชื่อมต่อกับโครงข่ายไฟฟ้ามีข้อท้าทายในการดำเนินงานที่แตกต่างจากการทำงานแบบเชื่อมต่อกับโครงข่ายไฟฟ้า ข้อท้าทายแรกคือการจัดการสถานะการชาร์จของระบบกักเก็บพลังงานแบตเตอรี่ (BESS) BESS ที่คายประจุจนหมดอาจทำให้เซลล์แบตเตอรี่เสียหายได้ และต้องลดกำลังการผลิตของเตาหลอมลงเพื่อป้องกันการคายประจุต่ำกว่าขีดจำกัดที่ปลอดภัย ระบบควบคุมต้องสื่อสารกำลังไฟฟ้าที่มีอยู่ให้กับผู้ควบคุมเตาหลอม และผู้ควบคุมต้องได้รับการฝึกอบรมเพื่อจัดการโหลด

ความท้าทายประการที่สองคือฝุ่นละอองและอุณหภูมิที่สูงเกินไป แผงโซลาร์เซลล์ในพื้นที่ห่างไกลมักสะสมฝุ่นละอองซึ่งอาจลดกำลังการผลิตลงได้ 10 ถึง 30 เปอร์เซ็นต์ แผงโซลาร์เซลล์จำเป็นต้องได้รับการทำความสะอาดอย่างสม่ำเสมอ และระบบกักเก็บพลังงานแบตเตอรี่ (BESS) จำเป็นต้องมีการจัดการอุณหภูมิเพื่อป้องกันความเสียหายจากความร้อนในสภาพอากาศร้อน

ความท้าทายประการที่สามคือทักษะการบำรุงรักษา สถานที่ห่างไกลมักขาดช่างเทคนิคโซลาร์เซลล์หรือระบบกักเก็บพลังงานแบตเตอรี่ที่ได้รับการฝึกอบรม และการบำรุงรักษาต้องดำเนินการโดยผู้เชี่ยวชาญที่เดินทางมาจากที่อื่น MONTE INTELLIGENCE ให้บริการตรวจสอบระยะไกลที่ติดตามประสิทธิภาพของระบบและส่งช่างเทคนิคไปเมื่อระบบต้องการการบริการ

ความท้าทายประการที่สี่คือการจัดหาเชื้อเพลิง (สำหรับระบบไฮบริด) เชื้อเพลิงดีเซลต้องถูกขนส่งไปยังสถานที่ห่างไกล และห่วงโซ่อุปทานอาจหยุดชะงักได้ ระบบกักเก็บพลังงานแบตเตอรี่ (BESS) ที่มีเวลากักเก็บ 8 ถึง 12 ชั่วโมงสามารถรับมือกับความล่าช้าในการจัดหาเชื้อเพลิงได้ และแผงโซลาร์เซลล์สำรองสามารถชาร์จ BESS ได้แม้ในขณะที่ไม่มีเชื้อเพลิงดีเซล

กรณีศึกษา: โรงหล่อพลังงานนอกระบบในประเทศมาลี

โรงงานรีไซเคิลเศษเหล็กแห่งหนึ่งในเมืองบามาโก ประเทศมาลี ได้ใช้งานเตาหลอมเหนี่ยวนำขนาด 1 เมกะวัตต์ บนระบบพลังงานแสงอาทิตย์ร่วมกับระบบกักเก็บพลังงานแบตเตอรี่ (BESS) มาตั้งแต่ปี 2023 ระบบนี้ประกอบด้วยแผงโซลาร์เซลล์ขนาด 2.5 เมกะวัตต์ แบตเตอรี่ LFP ขนาด 4 เมกะวัตต์ชั่วโมง และอินเวอร์เตอร์เชื่อมต่อกับโครงข่ายไฟฟ้าขนาด 1 เมกะวัตต์ (ใช้โครงข่ายไฟฟ้าเป็นระบบสำรอง) ระบบนี้ผลิตพลังงานจากแสงอาทิตย์ได้ 75 เปอร์เซ็นต์ของพลังงานทั้งหมดต่อปี และโครงข่ายไฟฟ้าผลิตพลังงานที่เหลืออีก 25 เปอร์เซ็นต์ ค่าใช้จ่ายด้านพลังงานต่อปีอยู่ที่ 0.06 ดอลลาร์สหรัฐต่อกิโลวัตต์ชั่วโมง เทียบกับ 0.15 ดอลลาร์สหรัฐต่อกิโลวัตต์ชั่วโมงเมื่อใช้โครงข่ายไฟฟ้าเพียงอย่างเดียว ระบบนี้ได้รับการสนับสนุนทางการเงินจากธนาคารเพื่อการพัฒนาระหว่างประเทศ และมีระยะเวลาคืนทุน 7 ปี

ติดต่อ MONTE INTELLIGENCE เพื่อสอบถามข้อมูลเกี่ยวกับระบบเหนี่ยวนำพลังงานแสงอาทิตย์นอกระบบโครงข่ายไฟฟ้า

สำหรับผู้ซื้อที่กำลังพิจารณาติดตั้งระบบหลอมโลหะด้วยพลังงานแสงอาทิตย์แบบออฟกริดหรือแบบไฮบริด MONTE INTELLIGENCE engineering สามารถจำลองขนาดระบบ ต้นทุนการดำเนินงาน และการประหยัดคาร์บอนสำหรับสถานที่เฉพาะได้ แบบจำลองนี้รวมถึงการประเมินทรัพยากรพลังงานแสงอาทิตย์ การกำหนดขนาดระบบกักเก็บพลังงานแบตเตอรี่ (BESS) การออกแบบระบบควบคุม และข้อกำหนดการสำรองไฟจากโครงข่ายไฟฟ้า เยี่ยมชมเว็บไซต์www.cnlymonte.com/products-solar-induction-furnace.html สำหรับข้อมูลจำเพาะของผลิตภัณฑ์และกรณีศึกษา หากต้องการพูดคุยเกี่ยวกับโครงการ โปรดส่งอีเมลไปที่ helenxu@cnlymonte.com โดยระบุหัวข้ออีเมลว่า off-grid solar induction และรายละเอียดเกี่ยวกับสถานที่ตั้ง ขนาดเตา และชั่วโมงการทำงาน