¿Qué tan prometedor es el sistema híbrido de energía eólica y solar? Análisis de 6 aplicaciones clave y beneficios económicos

Debido a la naturaleza intermitente de la generación de energía eólica y solar independiente en condiciones meteorológicas desfavorables, como días sin viento o lluviosos, el uso de cualquiera de estas tecnologías por sí sola en áreas remotas fuera de la red requiere equipos de almacenamiento de energía de gran capacidad para garantizar un suministro continuo. Al integrar eficazmente paneles solares, aerogeneradores y baterías, los sistemas híbridos eólico-solares pueden resolver el problema de la intermitencia de la generación de una sola fuente y proporcionar electricidad relativamente estable. Esta tecnología se aplica principalmente en los siguientes campos en China.

Electricidad Residencial y Productiva para Áreas Rurales Fuera de Red

China tiene 800 millones de residentes rurales, de los cuales aproximadamente el 5% aún carece de acceso a la electricidad. Estos pueblos sin electricidad a menudo se encuentran en regiones ricas en recursos eólicos y solares, lo que hace que los sistemas híbridos eólico-solares sean una solución prometedora. La implementación de sistemas híbridos estandarizados puede acelerar el desarrollo económico local y mejorar los estándares de vida. La utilización de abundantes recursos renovables a través de estos sistemas ofrece el servicio de energía más adecuado y rentable para las poblaciones remotas, promoviendo el desarrollo sostenible.

Actualmente, la mayoría de los sistemas de energía renovable fuera de red en China solo suministran iluminación y necesidades domésticas, excluyendo las cargas productivas, lo que socava su viabilidad económica. Lograr la sostenibilidad económica implica factores complejos como la propiedad del sistema, mecanismos de gestión, estructuras tarifarias, gestión de cargas productivas y fuentes, cantidades y canales de distribución de subsidios gubernamentales. Sin embargo, este modelo sostenible tiene una profunda significación para países en desarrollo como China.

Aplicaciones de Iluminación LED al Aire Libre

La iluminación al aire libre consume aproximadamente el 12% de la electricidad global. Frente al panorama de creciente escasez de energía y preocupaciones ambientales, la tecnología de iluminación LED híbrida eólico-solar ha atraído la atención mundial. El sistema funciona cargando las baterías de forma inteligente a través de controladores utilizando energía solar y eólica complementaria. Por la noche, las luces LED se encienden y apagan automáticamente según los niveles de luz ambiental. Los controladores inteligentes cuentan con redes inalámbricas para monitoreo, control y adquisición de datos (telemetría, telecontrol y telecomunicación) a distancia. También soportan una gestión computarizada avanzada, incluyendo detección de fallas, alarmas antirrobo y verificación del estado operativo. Las aplicaciones típicas incluyen:

• Iluminación vial (autopistas, carreteras principales, secundarias y laterales)

• Iluminación comunitaria (farolas, luces de patio, luces de césped, luces enterradas, apliques)

Los proyectos desarrollados incluyen farolas LED híbridas eólico-solares inteligentes, sistemas de iluminación comunitaria, iluminación de paisajes y túneles.

Ayudas a la Navegación Marítima

Algunas ayudas a la navegación en China han adoptado sistemas fotovoltaicos solares, especialmente faros, pero enfrentan desafíos durante períodos prolongados de mal tiempo cuando la generación solar es insuficiente, lo que lleva a la sobredescarga de las baterías y al fallo de las lámparas, afectando el rendimiento de las baterías.

El mal tiempo a menudo coincide con vientos fuertes, cuando la energía solar es baja, la energía eólica suele ser abundante. Por lo tanto, un sistema híbrido dominado por el viento y asistido por la solar puede reemplazar a los sistemas solares tradicionales. Los sistemas híbridos son respetuosos con el medio ambiente, no contaminantes, libres de mantenimiento y fáciles de instalar y usar, cumpliendo con las demandas energéticas de las ayudas a la navegación. El sistema opera con energía solar durante las condiciones favorables de primavera/verano; activa la generación híbrida eólico-solar durante el invierno, primavera o períodos prolongados de lluvia cuando la entrada solar es insuficiente.

Suministro de Energía para Equipos de Monitoreo de Autopistas

Las cámaras de vigilancia de autopistas generalmente operan 24/7. Aunque el consumo de energía individual es bajo, el número de unidades resulta en un uso significativo de energía. La energía eléctrica de la red tradicional no es eficiente. Además, el robo frecuente de cables de alimentación conduce a pérdidas elevadas y aumenta los costos de mantenimiento.

Dada la distribución amplia y lineal de los puntos de monitoreo, la conexión a la red es difícil y costosa. Mientras que la energía fotovoltaica solar sigue siendo costosa, la energía eólica es relativamente más barata. La naturaleza complementaria de la energía eólica y solar hace que los sistemas híbridos tengan ventajas únicas para aplicaciones distribuidas y fuera de red como el monitoreo de autopistas. El uso de sistemas híbridos elimina la necesidad de cableado, reduciendo el riesgo de robo. En condiciones meteorológicas extremas, como lluvias prolongadas con poca luz solar y viento insuficiente, las líneas de red existentes pueden cargar automáticamente las baterías para garantizar una operación ininterrumpida. Dado que cada punto de monitoreo opera de forma independiente, un fallo en un sitio no afecta a otros.

Estaciones Base de Telecomunicaciones

Muchas islas y regiones montañosas están lejos de la red, pero requieren infraestructura de comunicación para el turismo, la pesca y las actividades marítimas. Estas estaciones base tienen demandas de energía modestas. La extensión de la red es prohibitivamente cara, mientras que los generadores diésel implican altos costos de transporte de combustible, poca confiabilidad y mantenimiento difícil.

Una solución de energía confiable y a largo plazo debe depender de los recursos naturales locales. La energía solar y eólica es abundante y altamente complementaria en el tiempo y el espacio en las islas. Los sistemas híbridos eólico-solares ofrecen una solución de energía confiable y económica fuera de la red para las estaciones base. Con personal de mantenimiento en el lugar, los generadores diésel pueden incluirse como respaldo, reduciendo la capacidad requerida de arreglos solares y aerogeneradores, disminuyendo el costo total del sistema y mejorando la confiabilidad.

Centrales Hidroeléctricas de Bombeo de Agua

Las centrales hidroeléctricas de bombeo de agua híbridas eólico-solares utilizan directamente la energía eólica y solar para impulsar bombas de agua para el almacenamiento de energía, evitando las baterías. El agua almacenada se utiliza luego para generar electricidad de manera estable. Este enfoque integra la hidroelectricidad convencional con la eólica y solar, aprovechando sus distribuciones espaciotemporales complementarias. Se adapta a áreas remotas fuera del alcance de la red y apoya la conservación ecológica en el desarrollo energético. Los requisitos clave incluyen:

• Conservación de energía a lo largo del proceso de conversión

• Equilibrio de agua dentro del sistema de bombeo auto-circulante

Aunque ligeramente más caro que la hidroelectricidad convencional, este sistema resuelve el problema de la no operatividad estacional que enfrentan las pequeñas centrales hidroeléctricas en invierno. Por lo tanto, el bombeo de agua híbrido eólico-solar ofrece ventajas técnicas y económicas únicas y puede servir como una solución de energía viable para ubicaciones adecuadas.