Alimentazione elettrica affidabile per sistemi di misurazione del vento

In molte applicazioni tecniche, dati di misurazione affidabili e continui sono importanti. Soprattutto nel caso di sistemi di misurazione del vento – come LiDAR, sensori SODAR o tralicci di misura per registrare la velocità, la direzione e i profili del vento – una fornitura energetica stabile è fondamentale per campagne di misurazione significative. Soprattutto quando le località si trovano lontane dalle reti elettriche pubbliche, l'approvvigionamento elettrico rappresenta una delle sfide più grandi.

Perché abbiamo bisogno di un approvamento autonomo di energia per i termometri?

I ventometri sono spesso installati in luoghi remoti, come:

• Su potenziali siti di parchi eolici,
• in un terreno difficile da raggiungere,
• lontano dai collegamenti elettrici pubblici.

Non è disponibile alcuna connessione alla rete lì, ma i dispositivi devono comunque essere utilizzati in modo affidabile per lunghi periodi di tempo – a volte fino a 12 mesi. Questo è assolutamente fondamentale, specialmente per misurazioni continue o a lungo termine, poiché serie di misurazioni incomplete o fallimentari compromettono significativamente la valutazione dei dati.

Inoltre, i manometri del vento possono avere consumatori aggiuntivi (ad esempio riscaldamento) in inverno o a temperature estreme, aumentando significativamente la domanda di energia e complicando ulteriormente l'offerta.

Sfide dell'alimentazione elettrica off-grid

Le difficoltà tipiche per l'approvvigionamento energetico di questi sistemi sono:

• Nessuna opzione di connessione di alimentazione
  Molte stazioni di misura si trovano dove non c'è connessione alla rete elettrica pubblica – questo rende indispensabile una fornitura di energia autosufficiente. 
  
  
• Resa solare fluttuante o insufficiente
  L'energia solare dipende solo dal clima. Alle latitudini settentrionali, in inverno o quando è nuvoloso per molto tempo, il fotovoltaico non fornisce sempre abbastanza energia, specialmente quando vengono aggiunti carichi aggiuntivi come il riscaldamento.
  
  
• Le batterie da sole spesso non bastano
  Le batterie offrono spazio di stoccaggio, ma durante periodi più lunghi senza energia solare devono essere ricaricate frequentemente o semplicemente non sono abbastanza grandi per un approvvigionamento autosufficiente a lungo termine.
  
  
• Costi di manutenzione e operativi
  I generatori fossili, le batterie che devono essere sostituite regolarmente o altre soluzioni temporanee richiedono elevate esigenze di manutenzione e personale – che sono costose e richiedono tempo, specialmente in luoghi remoti.

Soluzione: Fornitura di energia autosufficiente con celle a combustibile

Una soluzione moderna ed efficace a queste sfide sono gli alimentatori a celle a combustibile – soprattutto come soluzione ibrida combinata con energia solare e accumulo a batterie.

Perché celle a combustibile?

Le celle a combustibile generano energia elettrica direttamente da un combustibile chimico (ad esempio metanolo o idrogeno), con alta efficienza e basse emissioni. Offrono vari vantaggi rispetto alle fonti energetiche tradizionali off-grid.

• Funzionamento indipendente dal meteo
  A differenza dei sistemi puramente fotovoltaici, le celle a combustibile non dipendono dal sole o dal vento.
  
  
• Nessun componente mobile → alta affidabilità
  Meno usura meccanica significa tempi di esercizio più lunghi senza guasti o necessità di manutenzione.
  
  
• Alimentazione continua
  Anche con rese solari molto basse o in condizioni di funzionamento invernale, il sistema fornisce energia in modo affidabile a tutti i componenti.
  
  
• Possibile combinazione con sistemi di accumulo energetico
  Nelle configurazioni ibride, la cella a combustibile prende il controllo dell'alimentazione di base, mentre solare e batteria coprono i picchi di carico a breve termine o immagazzinano energia in eccesso.

Queste proprietà rendono le celle a combustibile un componente particolarmente adatto per l'alimentazione elettrica dei sistemi di misurazione dell'eolico off-grid che devono raccogliere dati in modo affidabile su lunghi periodi di tempo.

Scenario di soluzione esemplare: Alimentazione elettrica autosufficiente di una stazione di misurazione del vento

Un esempio pratico di alimentazione autonoma combina diversi approcci:

Componenti del sistema

• La cella a combustibile come principale fonte di energia
  fornisce potenza continua indipendente dalla resa solare.
• Moduli fotovoltaici per integrare
  Coprire ampie parti del fabbisogno energetico durante il giorno e con bel tempo.
• Accumulo a batteria
  ammortizza le fluttuazioni di carico a breve termine e consente un approvvigionamento di carico di picco efficiente dal punto di vista energetico.

Come funziona in funzione

Durante il giorno, l'energia solare fornisce una grande parte della domanda. L'energia in eccesso viene immagazzinata nelle batterie.
In periodi di bassa radiazione solare o in condizioni di funzionamento invernale , la cella a combustibile prende in modo affidabile il controllo dell'energia – anche per consumatori aggiuntivi come i riscaldatori.
Il sistema di accumulo a batteria garantisce un'alimentazione stabile durante i picchi di carico e compensa le fluttuazioni temporanee.

Vantaggi di questa soluzione

Energia 24 ore su 24 per sensori, data logger, comunicazioni e periferiche.
Sforzo di bassa manutenzione rispetto a campagne di misurazione di diversi mesi.
Alta affidabilità operativa anche in condizioni meteorologiche difficili o in luoghi remoti.

Questo esempio illustra come i moderni sistemi ibridi a celle a combustibile possano risolvere in modo elegante e affidabile le sfide dell'alimentazione off-grid nelle tecnologie di misurazione – specialmente quando soluzioni classiche come i generatori diesel o l'energia solare da sole raggiungono i loro limiti.