بعلت طبیعی تولید برق بادی و خورشیدی به صورت مجزا در شرایط آب و هوایی نامساعد مانند روزهای بیباد یا بارانی، استفاده از هر یک از این فناوریها به تنهایی در مناطق دورافتاده بدون شبکه نیازمند تجهیزات ذخیرهسازی انرژی با ظرفیت بالا برای تأمین پیوسته برق است. با ادغام مؤثر پانلهای خورشیدی، توربینهای بادی و باتریها، سیستمهای هیبریدی باد-خورشیدی میتوانند مشکل عدم پیوستگی تولید از یک منبع را حل کرده و برق نسبتاً پایداری ارائه دهند. این فناوری عمدتاً در زمینههای زیر در چین کاربرد دارد.
برق مسکونی و تولیدی برای مناطق روستایی بدون شبکه
چین 800 میلیون ساکن روستایی دارد که حدود 5٪ آنها هنوز دسترسی به برق ندارند. این روستاهای بدون برق اغلب در مناطق غنی از منابع باد و خورشید قرار دارند که سیستمهای هیبریدی باد-خورشیدی راهحلی پرداختنی را ارائه میدهند. نصب سیستمهای استاندارد هیبریدی میتواند توسعه اقتصادی محلی را تسهیل کرده و سطح زندگی را بهبود بخشد. استفاده از منابع تجدیدپذیر فراوان از طریق این سیستمها خدمات برق مناسبترین و ارزانترین را برای جمعیت دورافتاده ارائه میدهد و توسعه پایدار را ترویج میکند.
در حال حاضر، بیشتر سیستمهای تجدیدپذیر بدون شبکه در چین فقط برای تأمین نیازهای روشنایی و خانگی طراحی شدهاند و بارهای تولیدی را شامل نمیشوند که این موضوع ارزش اقتصادی آنها را کاهش میدهد. دستیابی به پایداری اقتصادی عوامل پیچیدهای مانند مالکیت سیستم، مکانیسمهای مدیریت، ساختار تعرفهها، مدیریت بارهای تولیدی و منابع، مقدار و کانالهای توزیع کمکهای دولتی را شامل میشود. با این حال، این مدل پایدار اهمیت عمیقی برای کشورهای در حال توسعه مانند چین دارد.
کاربردهای روشنایی LED خارج از ساختمان
روشنایی خارج از ساختمان حدود 12٪ از مصرف برق جهانی را تشکیل میدهد. در پسزمینه کمبود رو به افزایش انرژی و نگرانیهای محیطزیستی، فناوری روشنایی LED هیبریدی باد-خورشیدی توجه جهانی را جلب کرده است. این سیستم از طریق کنترلکنندههای هوشمند با استفاده از انرژی مکمل باد و خورشید باتریها را شارژ میکند. در شب، چراغهای LED بر اساس سطح نور محیطی خودکار روشن و خاموش میشوند. کنترلکنندههای هوشمند امکان شبکهای بیسیم برای نظارت، کنترل و جمعآوری داده (تلمتري، تلکنترول و تلکمونیک) را فراهم میکنند. همچنین از مدیریت کامپیوتری پیشرفته، از جمله تشخیص خطا، هشدار دزدی و بررسی وضعیت عملکرد پشتیبانی میکنند. کاربردهای معمول عبارتند از:
روشنایی جادهها (راههای اصلی، جادههای اصلی، جادههای فرعی و جادههای جانبی)
روشنایی جامعه (چراغهای خیابانی، چراغهای حیاط، چراغهای چمنزار، چراغهای دفنشده، چراغهای دیواری)
پروژههای توسعهیافته شامل چراغهای خیابانی LED هیبریدی هوشمند، سیستمهای روشنایی جامعه، روشنایی منظر و روشنایی تونل هستند.
وسایل کمکی هدایت دریایی
برخی از وسایل کمکی هدایت دریایی در چین از سیستمهای فتوولتائیک خورشیدی استفاده میکنند، به ویژه در موارد مانند فانوسهای دریایی، اما در شرایط آب و هوایی نامساعد بلندمدت، تولید خورشیدی کافی نیست که منجر به بیششارژ باتری و خرابی چراغ میشود و عملکرد باتری را تحت تأثیر قرار میدهد.
شرایط آب و هوایی نامساعد اغلب با بادهای قوی همزمان است—وقتی انرژی خورشیدی کم است، انرژی بادی معمولاً فراوان است. بنابراین، یک سیستم هیبریدی با تسلط بادی و کمک خورشیدی میتواند سیستمهای خورشیدی معمولی را جایگزین کند. سیستمهای هیبریدی محیطزیستی دوستانه، بدون آلودگی، بدون نیاز به نگهداری و آسان برای نصب و استفاده هستند و نیازهای انرژی وسایل کمکی هدایت دریایی را برآورده میکنند. سیستم در شرایط آب و هوایی مساعد بهار و تابستان از انرژی خورشیدی کار میکند؛ در زمستان، بهار یا دورههای بارانی طولانی که تولید خورشیدی کافی نیست، تولید هیبریدی باد-خورشیدی فعال میشود.
تأمین برق برای تجهیزات نظارتی بزرگراه
دوربینهای نظارتی بزرگراه معمولاً 24 ساعت در روز کار میکنند. اگرچه مصرف انرژی هر واحد کم است، اما تعداد زیاد آنها موجب مصرف انرژی قابل توجهی میشود. برق شبکه معمولی کارآمد نیست. علاوه بر این، دزدی سیمهای برق موجب زیانهای زیاد و افزایش هزینههای نگهداری میشود.
با توجه به توزیع گسترده و خطی نقاط نظارتی، اتصال به شبکه دشوار و گران است. در حالی که فتوولتائیک خورشیدی هنوز گران است، انرژی بادی نسبتاً ارزانتر است. مکمل بودن باد و خورشید سیستمهای هیبریدی را برای کاربردهای توزیعشده و بدون شبکه مانند نظارت بزرگراهی مزیتهای منحصر به فردی میدهد. استفاده از سیستمهای هیبریدی نیاز به سیمکشی را حذف میکند و خطر دزدی را کاهش میدهد. در شرایط آب و هوایی نامساعد—باران طولانی با نور خورشید کم و باد کافی—خطوط شبکه موجود میتوانند به طور خودکار باتریها را شارژ کرده و عملکرد پیوسته را تضمین کنند. چون هر نقطه نظارتی مستقل عمل میکند، خرابی در یک سایت تأثیری بر سایتهای دیگر ندارد.
ایستگاههای پایه مخابراتی
بسیاری از جزایر و مناطق کوهستانی دور از شبکه برق هستند اما نیاز به زیرساختهای ارتباطی برای گردشگری، ماهیگیری و فعالیتهای دریایی دارند. این ایستگاههای پایه نیازهای انرژی محدودی دارند. تمدید شبکه بسیار گران است، در حالی که ژنراتورهای دیزل هزینههای حمل و نقل سوخت بالا، قابلیت اطمینان کم و نگهداری دشوار را دارند.
یک راهحل قابل اعتماد و بلندمدت برای تأمین برق باید بر منابع طبیعی محلی تکیه کند. انرژی باد و خورشیدی در جزایر غنی و مکمل هم در زمان و مکان هستند. سیستمهای هیبریدی باد-خورشیدی راهحلی قابل اعتماد و اقتصادی برای تأمین برق بدون شبکه ایستگاههای پایه ارائه میدهند. با وجود نیروی نگهداری محلی، ژنراتورهای دیزل میتوانند به عنوان پشتیبانی اضافه شوند که ظرفیت لازم پانلهای خورشیدی و توربینهای بادی را کاهش میدهد، هزینه کل سیستم را کاهش میدهد و قابلیت اطمینان را افزایش میدهد.
نیروگاههای ذخیرهسازی آبی پمپاژی
نیروگاههای ذخیرهسازی آبی پمپاژی هیبریدی باد-خورشیدی از انرژی باد و خورشیدی مستقیماً برای به حرکت درآوردن پمپهای آبی برای ذخیرهسازی انرژی استفاده میکنند و از باتریها صرف نظر میکنند. آب ذخیرهشده سپس برای تولید برق پایدار استفاده میشود. این رویکرد انرژیهای متعارف آبی را با باد و خورشید یکپارچه میکند و از توزیع مکمل زمانی و مکانی آنها استفاده میکند. این روش برای مناطق دور از شبکه و حمایت از حفاظت اکولوژیکی در توسعه انرژی مناسب است. نیازهای کلیدی عبارتند از:
حفظ انرژی در طول فرآیند تبدیل
تعادل آب در سیستم پمپاژ خودسرانه
اگرچه کمی گرانتر از نیروگاههای آبی متعارف است، این سیستم مشکل عدم عملکرد فصلی که نیروگاههای آبی کوچک در زمستان با آن مواجه هستند را حل میکند. بنابراین، ذخیرهسازی آبی پمپاژی هیبریدی باد-خورشیدی مزایای فنی و اقتصادی منحصر به فردی دارد و میتواند به عنوان راهحل انرژی مناسب برای مکانهای مناسب عمل کند.