Fornecimento confiável de energia para sistemas de medição de vento

Em muitas aplicações técnicas, dados de medição confiáveis e contínuos são importantes. Especialmente no caso de sistemas de medição de vento – como LiDAR, sensores SODAR ou mastros de medição para registrar a velocidade, direção e perfis do vento – um fornecimento estável de energia é crucial para campanhas de medição significativas. Especialmente quando os locais estão longe das redes públicas de energia, o fornecimento de energia é um dos maiores desafios.

Por que precisamos de fornecimento autônomo de energia para medidores de vento?

Os medidores de vento são frequentemente instalados em locais remotos, como:

• em potenciais locais de parques eólicos,
• em terreno de difícil acesso,
• longe de conexões públicas de eletricidade.

Não há conexão à rede disponível lá, mas os dispositivos ainda precisam ser operados de forma confiável por longos períodos de tempo – às vezes até 12 meses. Isso é absolutamente crítico, especialmente para medições contínuas ou de longo prazo, pois séries de medições incompletas ou com falha prejudicam significativamente a avaliação dos dados.

Além disso, os medidores de vento podem ter consumidores adicionais (por exemplo , aquecimento) no inverno ou em temperaturas extremas, o que aumenta significativamente a demanda de energia e complica ainda mais o fornecimento.

Desafios do fornecimento de energia fora da rede

As dificuldades típicas para o fornecimento de energia desses sistemas são:

• Sem opção de conexão de energia
  Muitas estações de medição estão localizadas onde não há conexão com a rede elétrica pública – isso torna indispensável um fornecimento autossuficiente de energia. 
  
  
• Rendimento solar flutuante ou insuficiente
  A energia solar depende apenas do clima. Em latitudes ao norte, no inverno ou quando está nublado por muito tempo, a energia fotovoltaica nem sempre fornece energia suficiente, especialmente quando cargas adicionais, como aquecimento, são adicionadas.
  
  
• Baterias sozinhas muitas vezes não são suficientes
  As baterias oferecem armazenamento, mas durante períodos mais longos sem energia solar, precisam ser recarregadas com frequência ou simplesmente não são grandes o suficiente para um fornecimento autossuficiente a longo prazo.
  
  
• Custos de Manutenção e Operação
  Geradores fósseis, baterias que precisam ser trocadas regularmente ou outras soluções temporárias exigem alta manutenção e necessidade de pessoal – o que é caro e demorado, especialmente em locais remotos.

Solução: Fornecimento autossuficiente de energia com células a combustível

Uma solução moderna e eficaz para esses desafios são as fontes de alimentação baseadas em células de combustível – especialmente como solução híbrida combinada com energia solar e armazenamento em baterias.

Por que células de combustível?

As células a combustível geram energia elétrica diretamente a partir de um combustível químico (por exemplo, metanol ou hidrogênio), com alta eficiência e baixas emissões. Eles oferecem várias vantagens em relação às fontes tradicionais de energia fora da rede.

• Operação independente do clima
  Em contraste com sistemas puramente fotovoltaicos, as células de combustível não dependem do sol ou do vento.
  
  
• Sem peças móveis → alta confiabilidade
  Menor desgaste mecânico significa tempos de funcionamento mais longos sem falhas ou necessidade de manutenção.
  
  
• Alimentação contínua
  Mesmo com rendimentos solares muito baixos ou operação no inverno, o sistema fornece energia de forma confiável para todos os componentes.
  
  
• Combinação possível com sistemas de armazenamento de energia
  Em configurações híbridas, a célula de combustível assume o fornecimento básico, enquanto a energia solar e a bateria cobrem picos de carga de curto prazo ou armazenam energia excedente.

Essas propriedades tornam as células de combustível um componente particularmente adequado para o fornecimento de energia de sistemas de medição de vento fora da rede, que precisam coletar dados de forma confiável por longos períodos de tempo.

Cenário de solução exemplar: Fonte de energia autossuficiente de uma estação de medição eólica

Um exemplo prático de fonte de alimentação autônoma combina várias abordagens:

Componentes do Sistema

• Célula de combustível como principal fonte de energia
  fornece energia contínua independente do rendimento solar.
• Módulos fotovoltaicos para complementar
  Cubra grandes partes da necessidade de energia durante o dia e em dias de bom tempo.
• Armazenamento em baterias
  amortece flutuações de carga de curto prazo e possibilita o fornecimento de carga máxima eficiente em energia.

Como funciona em operação

Durante o dia, a energia solar supre grande parte da demanda. A energia excedente é armazenada em baterias.
Em períodos de baixa radiação solar ou operação no inverno , a célula de combustível assume de forma confiável o fornecimento de energia – mesmo para consumidores adicionais, como aquecedores.
O sistema de armazenamento por baterias garante um fornecimento estável durante cargas de pico e compensa flutuações temporárias.

Vantagens dessa solução

Energia 24 horas para sensores, registradores de dados, comunicação e periféricos.
Esforço de baixa manutenção em campanhas de medição de vários meses.
Alta confiabilidade operacional mesmo em condições climáticas difíceis ou em locais remotos.

Este exemplo ilustra como sistemas híbridos modernos de célula a combustível podem resolver de forma elegante e confiável os desafios do fornecimento de energia fora da rede em tecnologia de medição – especialmente quando soluções clássicas como geradores a diesel ou energia solar atingem seus limites.