Wie vielversprechend ist das Hybrid-Wind-Solar-Kraftwerksystem? Analyse von 6 wichtigen Anwendungen und wirtschaftlichen Vorteilen

Aufgrund der unter ungünstigen Wetterbedingungen, wie windlosen oder regnerischen Tagen, intermittierenden Natur von eigenständiger Wind- und Solarenergieerzeugung erfordert die alleinige Nutzung einer dieser Technologien in abgelegenen Gebieten ohne Netzanschluss große Energiespeicherkapazitäten, um eine kontinuierliche Energieversorgung zu gewährleisten. Durch die effektive Integration von Solarzellen, Windkraftanlagen und Batterien können hybride Wind-Solar-Kraftwerke das Intermittenzproblem der Einzelquelle lösen und relativ stabile Stromversorgung bieten. Diese Technologie wird in China hauptsächlich in den folgenden Bereichen angewendet.

Stromversorgung für ländliche Gebiete ohne Netzanschluss und Produktionszwecke

China hat 800 Millionen ländliche Einwohner, von denen etwa 5% immer noch keinen Zugang zu Elektrizität haben. Diese nicht elektrifizierten Dörfer befinden sich oft in Regionen, die reich an Wind- und Sonnenenergie sind, was hybride Wind-Solar-Systeme zu einer vielversprechenden Lösung macht. Die Bereitstellung standardisierter hybrider Systeme kann die lokale wirtschaftliche Entwicklung beschleunigen und den Lebensstandard verbessern. Die Nutzung reicher erneuerbarer Ressourcen durch solche Systeme bietet die am besten geeignete und kosteneffektivste Stromversorgung für entfernte Bevölkerungsgruppen und fördert nachhaltige Entwicklung.

Derzeit decken die meisten abgelegenen erneuerbaren Energieversorgungssysteme in China nur Beleuchtung und Haushaltsbedarf ab, schließen aber produktive Lasten aus, was ihre wirtschaftliche Tragfähigkeit mindert. Die Erreichung wirtschaftlicher Nachhaltigkeit beinhaltet komplexe Faktoren wie Systembesitz, Verwaltungsmechanismen, Tarifstrukturen, Management von produktiven Lasten und Quellen, Mengen und Verteilungskanäle von Regierungszuschüssen. Dieses nachhaltige Modell hat jedoch tiefgreifende Bedeutung für Entwicklungsstaaten wie China.

Anwendungen für Outdoor-LED-Beleuchtung

Outdoor-Beleuchtung verbraucht etwa 12% des weltweiten Stroms. Im Kontext zunehmender Energieknappheit und Umweltbedenken hat die hybride Wind-Solar-LED-Beleuchtungstechnologie weltweit Aufmerksamkeit auf sich gezogen. Das System arbeitet, indem es über Controller intelligent Batterien mit ergänzender Sonnen- und Windenergie auflädt. In der Nacht schalten sich die LED-Lampen automatisch basierend auf dem Umgebungslicht ein und aus. Intelligente Controller verfügen über drahtlose Netzwerke für Fernüberwachung, -steuerung und Datenakquisition (Fernmessung, Fernsteuerung und Fernmeldewesen). Sie unterstützen auch fortschrittliche computergestützte Verwaltung, einschließlich Fehlererkennung, Diebstahlschutzalarme und Betriebsstatusprüfungen. Typische Anwendungen umfassen:

• Straßenbeleuchtung (Autobahnen, Hauptstraßen, Nebenstraßen und Seitenstraßen)

• Gemeindebeleuchtung (Straßenlaternen, Hofbeleuchtung, Rasenbeleuchtung, eingebettete Lampen, Wandlampen)

Entwickelte Projekte umfassen intelligente hybride Wind-Solar-LED-Straßenbeleuchtung, Gemeindebeleuchtungssysteme, Landschaftsbeleuchtung und Tunnelbeleuchtung.

Seeverkehrshilfen

Einige Seeverkehrshilfen in China haben photovoltaische Solarsysteme, insbesondere Leuchttürme, adoptiert, stoßen aber bei lang andauerndem schlechten Wetter, wenn die Solarenergieerzeugung unzureichend ist, auf Herausforderungen, die zu Überentladung der Batterien und Ausfall der Lampen führen, was die Batterieleistung beeinträchtigt.

Schlechtes Wetter fällt oft mit starken Winden zusammen – wenn die Sonnenenergie gering ist, ist die Windenergie in der Regel reichlich vorhanden. Daher kann ein winddominiertes, solarunterstütztes hybrides System traditionelle ausschließlich auf Solarenergie basierende Systeme ersetzen. Hybride Systeme sind umweltfreundlich, verschmutzen nicht, benötigen wenig Wartung und sind einfach zu installieren und zu bedienen – sie erfüllen die Energiebedarfe von Seeverkehrshilfen. Das System arbeitet während günstiger Frühjahrs-/Sommerbedingungen mit Solarenergie; es aktiviert die hybride Wind-Solar-Erzeugung während Winter, Frühjahr oder lang andauernder Regenperioden, wenn die Solarenergie unzureichend ist.

Stromversorgung für Autobahnüberwachungsausrüstung

Autobahnüberwachungskameras arbeiten in der Regel rund um die Uhr. Obwohl der individuelle Energieverbrauch gering ist, resultiert die hohe Anzahl der Geräte in einem signifikanten Energieverbrauch. Traditionelle Netzelektrizität ist nicht energieeffizient. Darüber hinaus führt der häufige Diebstahl von Stromkabeln zu hohen Verlusten und erhöhten Wartungskosten.

Angesichts der weit verbreiteten und linearen Verteilung der Überwachungspunkte ist die Netzverbindung schwierig und teuer. Während Photovoltaik weiterhin kostspielig ist, ist die Windenergie relativ günstiger. Die komplementäre Natur von Wind- und Solarenergie macht hybride Systeme für verteilte, abgelegene Anwendungen wie Autobahnüberwachung besonders vorteilhaft. Die Verwendung hybrider Systeme eliminiert die Notwendigkeit von Kabeln, reduziert das Diebstahlrisiko. Bei extremem Wetter – lang andauernden Regen mit geringem Sonnenlicht und unzureichendem Wind – können bestehende Netzzuleitungen automatisch Batterien aufladen, um einen ununterbrochenen Betrieb zu gewährleisten. Da jeder Überwachungspunkt unabhängig arbeitet, beeinflusst ein Ausfall an einem Standort nicht die anderen.

Telekommunikations-Basisstationen

Viele Inseln und bergige Gebiete liegen weit vom Netz entfernt, benötigen aber Kommunikationsinfrastruktur für Tourismus, Fischerei und maritime Aktivitäten. Diese Basisstationen haben moderate Energiebedarfe. Die Netzverlängerung ist unerschwinglich teuer, während Dieselgeneratoren hohe Kosten für Kraftstofftransport, geringe Zuverlässigkeit und schwierige Wartung mit sich bringen.

Eine zuverlässige, langfristige Energielösung muss auf lokalen natürlichen Ressourcen basieren. Solare und Windenergie sind auf Inseln reichlich vorhanden und zeitlich und räumlich hochkomplementär. Hybride Wind-Solar-Systeme bieten eine zuverlässige und wirtschaftliche Off-Grid-Stromversorgungslösung für Basisstationen. Mit vor Ort befindlichem Wartungspersonal können Dieselgeneratoren als Reserve eingesetzt werden, wodurch die erforderliche Kapazität von Solaranlagen und Windkraftanlagen reduziert, die Gesamtkosten des Systems gesenkt und die Zuverlässigkeit verbessert werden.

Pumpspeicherkraftwerke

Hybride Wind-Solar-Pumpspeicherkraftwerke nutzen Wind- und Solarenergie direkt, um Wasserpumpen zur Energiestorage anzutreiben, ohne Batterien zu verwenden. Das gespeicherte Wasser wird dann für die stabile Stromerzeugung verwendet. Dieser Ansatz integriert konventionelle Wasserkraft mit Wind- und Solarenergie, nutzt ihre komplementären zeitlichen und räumlichen Verteilungen. Es eignet sich für abgelegene Gebiete außerhalb des Netzes und unterstützt die ökologische Erhaltung in der Energieentwicklung. Wesentliche Anforderungen sind:

• Energieeinsparung während des gesamten Konversionsprozesses

• Wasserbilanz innerhalb des selbstzirkulierenden Pumpensystems

Obwohl diese Systeme etwas teurer als konventionelle Wasserkraft sind, lösen sie das Problem der saisonalen Stilllegung, mit der kleine Wasserkraftwerke im Winter konfrontiert sind. Daher bieten hybride Wind-Solar-Pumpspeicherkraftwerke einzigartige technische und wirtschaftliche Vorteile und können als lebensfähige Energielösung für geeignete Standorte dienen.