Prawda o współczesnej infrastrukturze jest taka, że wiele osób nie ma dostępu do wielkoskalowych systemów zapewniających udogodnienia ze względu na odległe lokalizacje mieszkalne, które wymagają niezależnych systemów poza siecią, aby zaspokoić ich potrzeby. Pomyśl o odległym gospodarstwie w odległych rejonach szkockich wyżyn. Podłączenie tej nieruchomości do sieci krajowej nie jest możliwe. Najbardziej powszechną formę samowystarczalności można zaobserwować w krajowym wytwarzaniu energii, gdy ludzie korzystają z małych generatorów do wytwarzania własnej energii elektrycznej. Może to jednak obejmować inne udogodnienia, takie jak pozyskiwanie wody z lokalnych źródeł lub produkcja gazu ziemnego w instalacjach kompostujących. Współczesne życie w coraz większym stopniu opiera się na połączeniu z Internetem w pracy, hobby lub komunikacji z przyjaciółmi i rodziną. Doprowadziło to do uznania Internetu za udogodnienie samo w sobie. Historycznie rzecz biorąc, ze względu na swoją zależność od półprzewodnikowego systemu kablowego, Internet był trudnym rozwiązaniem dla systemów poza siecią, do którego nie można było uzyskać niezawodnego dostępu przy odpowiedniej prędkości i przepustowości.
Alternatywa dla odległych obszarów
Jednak od niedawna sytuacja zaczęła się zmieniać wraz z komercjalizacją nowej technologii wykorzystującej satelity do przekazywania sygnałów internetowych. Usługa nosi nazwę Starlink i jest świadczona przez firmę SpaceX, amerykańską firmę z branży lotniczej. Sygnały internetowe w postaci fal radiowych są wysyłane od użytkownika Internetu naziemnego i odbijane od satelity na orbicie okołoziemskiej w celu odbioru przez dostawcę usług internetowych (ISP). Usługa wymaga jedynie zainstalowania na terenie obiektu małej anteny satelitarnej i zapewnia średnią prędkość pobierania od 100 do 200 Mb/s oraz prędkość wysyłania 30 Mb/s, z opóźnieniem 20 ms (na poziomie systemów naziemnych).
Stanowi to obiecujące alternatywne źródło dostępności Internetu, które obecnie może pochwalić się 145 000 aktywnych użytkowników, a „setki tysięcy czekają, aby je wypróbować”. Niestety, ze względu na obecny niedobór chipów, wyprodukowanie sprzętu umożliwiającego świadczenie usług na dużą skalę nie było możliwe, co spowodowało, że wielu potencjalnych użytkowników czekało na rozpoczęcie świadczenia usług. Obecnie skupiono się na klientach mieszkających w odległych obszarach, a nie na obszarach gęsto zaludnionych, takich jak duże miasta, ponieważ ci ludzie mogą więcej skorzystać z usługi, podczas gdy klienci z miast mogą uzyskać dostęp do podobnych usług za połowę ceny.
Sieć elektroenergetyczna – Mikrosieć
Teraz widzimy, że technologia umożliwiająca łączenie osób w odległych obszarach jest możliwa. Jak można skonfigurować system zapewniający spójny zasięg Internetu? W kilku opiniach klientów podkreślono, że w systemie Starlink rzadko występują przerwy w działaniu, więc jedynymi przeszkodami w stałym dostępie do Internetu są pogoda i dostępność stałego źródła energii. Pierwszy problem rozwiązuje się poprzez konstrukcję anteny satelitarnej, która zawiera własną grzałkę, aby zapobiec problemom z zamarzaniem i zasłanianiem anteny satelitarnej przez śnieg.
Drugi problem jest nieco bardziej skomplikowany. Ponieważ rozważamy systemy poza siecią ze względu na oddalenie użytkowników, system Starlink nie może polegać na stałym źródle energii z sieci, energia elektryczna musi być pozyskiwana lokalnie za pośrednictwem lokalnej mikrosieci. Mikrosieć to mała sieć elektroenergetyczna, która łączy dostawę energii elektrycznej, zwykle generowanej przez źródła rozproszone, takie jak turbiny wiatrowe lub fotowoltaika, z odbiorcą energii elektrycznej, takim jak dom lub mały obiekt przemysłowy. Chociaż mikrosieci nie ograniczają się wyłącznie do wytwarzania energii ze źródeł odnawialnych, źródła odnawialne są generalnie preferowane w stosunku do innych źródeł ze względu na ich czystość, niskie koszty eksploatacji oraz trudności i koszty transportu paliw do odległych obszarów.
Problem z przechowywaniem
Aby system Starlink mógł stale działać, potrzebne są niezawodne dostawy energii elektrycznej. Niestety, nie zawsze wieje wiatr i nie zawsze świeci słońce, w związku z czym odnawialne źródła energii raczej nie zapewnią stałych dostaw. I tu z pomocą przychodzą baterie! Wymagana jest metoda magazynowania energii elektrycznej, aby energia elektryczna wytwarzana w idealnych warunkach pogodowych była stale dostępna do zasilania systemu Starlink. Obecnie akumulatory chemiczne, takie jak akumulatory litowo-jonowe, są najpopularniejszą formą magazynowania energii i można je łatwo zintegrować z systemem poza siecią, aby wygładzić szczyty wytwarzania energii.
Ogólnie rzecz biorąc, dobrym pomysłem jest, aby tego rodzaju odległe systemy mikrosieci zawierały wiele źródeł energii, takich jak turbiny wiatrowe i systemy fotowoltaiczne. To dywersyfikuje potencjalną produkcję energii i pomaga zapewnić, że wytwarzana moc jest możliwie stała, bez większych przerw. Gdyby system zawierał tylko panel fotowoltaiczny i słońce przestało świecić, ale było dużo wiatru, prąd nie byłby wytwarzany. A w przypadku systemu składającego się wyłącznie z turbiny wiatrowej, gdyby nie było wiatru, prąd nie byłby wytwarzany, ale duża część potencjalnej energii słonecznej mogłaby zostać zmarnowana! Dobrym przykładem takiej turbiny wiatrowej jest TESUP Atlas4.0, która generuje dużą moc przy niewielkim profilu!
Generacja energii
Koncepcja dywersyfikacji wytwarzania energii może również uzasadniać potrzebę zastosowania generatora z silnikiem spalinowym, który zapewni, że nawet przy fatalnych warunkach pogodowych będzie można wytworzyć energię elektryczną niezbędną do utrzymania podstawowych systemów i udogodnień podtrzymujących życie, takich jak woda, ogrzewanie i komunikacja (takich jak internet) działa nieprzerwanie. W przyszłości generatory te będą mogły wykorzystywać wodorowe ogniwa paliwowe, aby zapewnić całkowitą czystość, a produktem ubocznym będzie jedynie woda. Na chwilę obecną, do czasu dalszego rozwoju generatorów zasilanych wodorem, zapotrzebowanie to jest zaspokajane przez generator zasilany olejem napędowym lub benzyną.
Jak zatem widać, przyszłość (a właściwie teraźniejszość) rysuje się w jasnych barwach dla mieszkańców odległych obszarów. Postępy technologiczne, takie jak internet satelitarny i generatory energii odnawialnej na skalę krajową, całkowicie umożliwiły życie w bardzo odległym regionie bez uszczerbku dla podstawowych potrzeb komfortowego życia. Niezawodne, dobrej jakości łącze internetowe jest całkowicie możliwe dzięki dostępnemu na rynku sprzętowi: antenie satelitarnej, zróżnicowanemu systemowi wytwarzania energii odnawialnej (panele fotowoltaiczne, turbiny wiatrowe) i solidnemu systemowi magazynowania energii elektrycznej. Mikrosieci takie jak ta to z pewnością ciekawy temat i warto się nim zainteresować!