Jak slibný je hybridní systém využívající větrnou a sluneční energii? Analýza 6 klíčových aplikací a ekonomických přínosů

Vzhledem k přerušované povaze samostatné výroby elektřiny z větru a slunce za nepříznivých počasních podmínek, jako jsou bezečná nebo deštivá dny, vyžaduje použití kterékoli z těchto technologií v izolovaných vzdálených oblastech velkou kapacitu úložišť energie, aby bylo zajištěno kontinuální dodávání elektrické energie. Efektivní integrace solárních panelů, větrných turbín a baterií umožňuje hybridní systémy využívající větrné a sluneční energii řešit problém přerušovanosti jednozdrojové výroby a poskytovat relativně stabilní elektrickou energii. Tato technologie je hlavně v Číně uplatňována v následujících oblastech.

Elektřina pro obytné a produkční potřeby v izolovaných venkovských oblastech

Čína má 800 milionů venkovských obyvatel, z nichž asi 5 % stále nemá přístup k elektrické energii. Tyto neelektrifikované vesnice se často nacházejí v oblastech bohatých na větrnou a sluneční energii, což z hybridních systémů využívajících větrné a sluneční energii dělá slibné řešení. Nasazením standardizovaných hybridních systémů lze urychlit místní ekonomický rozvoj a zlepšit životní úroveň. Využití hojných obnovitelných zdrojů prostřednictvím těchto systémů nabízí nejvhodnější a nejekonomičtější energetickou službu pro vzdálené populace a podporuje udržitelný rozvoj.

V současnosti většina izolovaných obnovitelných energetických systémů v Číně zajišťuje pouze osvětlení a domácí potřeby, vynechávají se produkční zátěže, což oslabuje jejich ekonomickou udržitelnost. Ekonomická udržitelnost zahrnuje komplexní faktory, jako je vlastnictví systému, mechanismy správy, tarifní struktury, správa produkčních zátěží a zdroje, množství a distribuční kanály státních dotací. Nicméně tento udržitelný model má pro vývojové země, jako je Čína, hluboký význam.

Aplikace pro exteriérové LED osvětlení

Exteriérové osvětlení spotřebovává přibližně 12 % globální elektrické energie. V kontextu rostoucího nedostatku energie a environmentálních obav upoutala hybridní technologie využívající větrné a sluneční energie pro LED osvětlení pozornost po celém světě. Systém funguje tak, že inteligentně nabíjí baterie pomocí kontrolérů pomocí doplňkové větrné a sluneční energie. V noci se LED světla automaticky zapínají a vypínají podle úrovně okolního světla. Inteligentní kontroléry disponují bezdrátovým síťováním pro vzdálené monitorování, řízení a sběr dat (telemetrie, telespráva a telekomunikace). Podporují také pokročilou počítačovou správu, včetně detekce poruch, poplachů proti krádeži a kontrol stavu provozu. Typické aplikace zahrnují:

• Osvětlení cest (dálnice, hlavní silnice, vedlejší silnice a vedlejší ulice)

• Komunitní osvětlení (ulice, dvorky, trávníky, pohřbené světla, stěnné světlo)

Rozvinuté projekty zahrnují inteligentní hybridní větrné a sluneční LED světlo, komunitní osvětlovací systémy, krajinářské osvětlení a tunelové osvětlení.

Námořní navigační pomůcky

Některé navigační pomůcky v Číně používají fotovoltaické systémy, zejména majáky, ale čelí problémům během dlouhotrvajícího špatného počasí, kdy je výroba sluneční energie nedostatečná, což vede k nadměrnému vypouštění baterií a selhání lamp, což ovlivňuje výkon baterií.

Špatné počasí často souvisí s silnými větry – když je sluneční energie nízká, větrná energie je obvykle hojná. Proto může větrně dominovaný, slunečně podpůrný hybridní systém nahradit tradiční systémy pouze na základě sluneční energie. Hybridní systémy jsou ekologické, neznečišťující, nevyžadují údržbu a jsou snadno instalovatelné a použitelné – splňují energetické požadavky navigačních pomůcek. Systém funguje na základě sluneční energie během příznivých jarních a letních podmínek; aktivuje větrně-slunečnou hybridní výrobu během zimy, jara nebo dlouhotrvajících dešťových období, kdy je sluneční vstup nedostatečný.

Zásobování elektrickou energií pro vybavení sledování dálnic

Kamery sledování dálnic obvykle fungují 24/7. Ačkoli individuální spotřeba energie je nízká, počet jednotek vede k významnému energetickému využití. Tradiční síťová energie není energeticky efektivní. Kromě toho časté krádeže vedení vedou k vysokým ztrátám a zvýšeným nákladům na údržbu.

Vzhledem k rozsáhlé a lineární distribuci míst sledování je spojení s sítí obtížné a drahé. Zatímco fotovoltaika zůstává nákladná, větrná energie je relativně levnější. Doplnková povaha větrné a sluneční energie dává hybridním systémům unikátní výhody pro distribuované, izolované aplikace, jako je sledování dálnic. Použití hybridních systémů eliminuje potřebu vedení, což snižuje riziko krádeží. V extrémním počasí – dlouhotrvající dešť s nízkým slunečním svitem a nedostatečným větrem – stávající síťové linky mohou automaticky nabíjet baterie, aby bylo zajištěno nepřetržité fungování. Protože každé místo sledování funguje nezávisle, selhání na jednom místě neovlivní ostatní.

Telekomunikační stanice

Mnoho ostrovů a horských oblastí je vzdálených od sítě, ale vyžadují infrastrukturu pro komunikaci pro turistiku, rybolov a námořní aktivity. Tyto stanice mají malé energetické požadavky. Rozšíření sítě je nereálně drahé, zatímco dieselové generátory znamenají vysoké náklady na přepravu paliva, špatnou spolehlivost a obtížnou údržbu.

Spolehlé dlouhodobé energetické řešení musí vycházet z místních přírodních zdrojů. Sluneční a větrná energie jsou na ostrovech hojné a v čase a prostoru velmi doplňující. Hybridní systémy využívající větrné a sluneční energie nabízejí spolehlivé a ekonomické izolované energetické řešení pro stanice. S místním personálem pro údržbu lze do systému zahrnout jako zálohu dieselové generátory, což snižuje požadovanou kapacitu solárních polí a větrných turbín, snižuje celkové náklady systému a zlepšuje spolehlivost.

Pumpované vodní elektrárny s akumulací

Hybridní pumpované vodní elektrárny s akumulací využívají větrnou a sluneční energii přímo k pohonu vodních čerpadel pro ukládání energie, přičemž obejdou baterie. Uložená voda je pak použita pro stabilní výrobu elektrické energie. Tento přístup integruje konvenční vodní energii s větrnou a sluneční, využívá jejich doplňkové časoprostorové distribuce. Je vhodný pro vzdálené oblasti mimo dosah sítě a podporuje ekologickou ochranu v energetickém rozvoji. Klíčové požadavky zahrnují:

• Úsporu energie během převodního procesu

• Vodní bilance v rámci samooběhového čerpadlového systému

Ačkoli je tento systém mírně dražší než konvenční vodní elektrárny, řeší problém sezónního neúčinku, kterému čelí malé vodní elektrárny v zimě. Tedy hybridní pumpované vodní elektrárny s akumulací nabízejí unikátní technické a ekonomické výhody a mohou být vhodným energetickým řešením pro vhodné lokality.