به دلیل طبیعت متناوب تولید انرژی بادی و خورشیدی در شرایط آب و هوایی نامساعد مانند روزهای بیباد یا بارانی، استفاده از هر یک از این فناوریها به تنهایی در مناطق دور از شبکه نیازمند تجهیزات ذخیرهسازی انرژی با ظرفیت بالا برای تأمین پیوسته برق میباشد. با ادغام مؤثر پنلهای خورشیدی، توربینهای بادی و باتریها، سیستمهای ترکیبی باد-خورشیدی میتوانند مشکل متناوب بودن تولید از منبع تکی را حل کرده و برق نسبتاً پایداری فراهم کنند. این فناوری عمدتاً در زمینههای زیر در چین استفاده میشود.
برق مسکونی و تولیدی برای مناطق روستایی دور از شبکه
چین 800 میلیون نفر جمعیت روستایی دارد که حدود 5٪ آنها هنوز دسترسی به برق ندارند. این روستاهای بیبرق اغلب در مناطق غنی از منابع بادی و خورشیدی قرار دارند که سیستمهای ترکیبی باد-خورشیدی را به عنوان یک راهحل وعدهدار مطرح میکند. نصب سیستمهای استاندارد ترکیبی میتواند توسعه اقتصادی محلی و بهبود سطح زندگی را تسهیل کند. استفاده از منابع تجدیدپذیر فراوان از طریق این سیستمها خدمات برق مناسبتر و ارزانتر را برای جمعیت دورافتاده ارائه میدهد و توسعه پایدار را ترویج میکند.
در حال حاضر، بیشتر سیستمهای تجدیدپذیر دور از شبکه در چین فقط نیازهای روشنایی و خانگی را تأمین میکنند و بارهای تولیدی را شامل نمیشوند که اقتصادی بودن آنها را کاهش میدهد. دستیابی به پایداری اقتصادی عوامل پیچیدهای مانند مالکیت سیستم، مکانیسمهای مدیریت، ساختارهای تعرفهای، 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 برق جهانی را مصرف میکند. در مقابل افزایش کمبود انرژی و نگرانیهای محیطی، فناوری روشنایی LED ترکیبی باد-خورشیدی توجه جهانی را جلب کرده است. سیستم از طریق کنترلکنندههای هوشمند با استفاده از انرژی خورشیدی و بادی مکمل باتریها را شارژ میکند. در شب، چراغهای LED بر اساس سطح روشنایی محیط خودکار روشن و خاموش میشوند. کنترلکنندههای هوشمند از شبکهی بیسیم برای نظارت، کنترل و جمعآوری داده (تلمتري، تلکنترل و تلکام) پشتیبانی میکنند. آنها همچنین مدیریت کامپیوتری پیشرفته، از جمله تشخیص خطا، هشدار دزدی و بررسی وضعیت عملکرد را نیز ارائه میدهند. کاربردهای معمول عبارتند از:
روشنایی جاده (راههای اصلی، جادههای اصلی، جادههای فرعی و جادههای جانبی)
روشنایی جامعه (چراغهای خیابانی، چراغهای حیاط، چراغهای چمنزار، چراغهای دفن شده، چراغهای دیواری)
پروژههای توسعهیافته شامل چراغهای خیابانی LED ترکیبی هوشمند، سیستمهای روشنایی جامعه، روشنایی منظر و روشنایی تونل میباشند.
وسایل کمک به هدایت دریایی
برخی از وسایل کمک به هدایت در چین از سیستمهای فتوولتائیک خورشیدی استفاده میکنند، به ویژه در فانوسهای دریایی، اما در طول آب و هوای نامساعد طولانی، وقتی تولید خورشیدی کافی نیست، با مشکلاتی مواجه میشوند که منجر به شارژ بیش از حد باتری و خرابی چراغ میشود و عملکرد باتری را تحت تأثیر قرار میدهد.
آب و هوای نامساعد اغلب با بادهای قوی همزمان است—وقتی انرژی خورشیدی کم است، انرژی بادی معمولاً فراوان است. بنابراین، یک سیستم ترکیبی با باد غالب و خورشیدی مکمل میتواند سیستمهای خورشیدی تنها را جایگزین کند. سیستمهای ترکیبی محیطزیستدوستانه، بدون آلودگی، بدون نیاز به نگهداری و آسان برای نصب و استفاده هستند—که نیازهای انرژی وسایل کمک به هدایت را تأمین میکنند. سیستم در شرایط بهار و تابستان مطلوب از انرژی خورشیدی استفاده میکند؛ در زمستان، بهار یا دورههای بارانی طولانی وقتی تولید خورشیدی کافی نیست، تولید ترکیبی باد-خورشیدی را فعال میکند.
تأمین برق برای تجهیزات نظارتی بزرگراه
دوربینهای نظارتی بزرگراه معمولاً 24/7 کار میکنند. اگرچه مصرف انرژی هر واحد کم است، تعداد زیاد آنها موجب مصرف انرژی قابل توجهی میشود. برق شبکه سنتی کارآمد انرژی نیست. علاوه بر این، دزدی کابلهای برق موجب زیانهای بالا و هزینههای نگهداری افزایش مییابد.
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 ترکیبی را برای کاربردهای توزیعشده و دور از شبکه مانند نظارت بزرگراه مزیتهای منحصر به فردی میدهد. استفاده از سیستمهای ترکیبی نیاز به کابلکشی را حذف میکند و خطر دزدی را کاهش میدهد. در شرایط آب و هوای نامساعد—باران طولانی با نور خورشید کم و باد کافی—خطوط شبکه موجود میتوانند باتریها را به صورت خودکار شارژ کنند تا عملکرد مداوم را تضمین کنند. از آنجا که هر نقطه نظارتی مستقل کار میکند، خرابی در یک مکان دیگر مکانها را تحت تأثیر قرار نمیدهد.
ایستگاههای پایه تلفن ثابت
بسیاری از جزایر و مناطق کوهستانی دور از شبکه هستند اما نیاز به زیرساختهای ارتباطی برای گردشگری، ماهیگیری و فعالیتهای دریایی دارند. این ایستگاههای پایه نیازهای انرژی محدودی دارند. امتداد شبکه بسیار گران است، در حالی که ژنراتورهای دیزل هزینههای حمل سوخت بالا، قابلیت اطمینان ضعیف و نگهداری دشوار را دارند.
یک راهحل تأمین برق قابل اعتماد و بلندمدت باید بر منابع طبیعی محلی تکیه کند. انرژی بادی و خورشیدی در جزایر فراوان هستند و در زمان و مکان بسیار مکمل یکدیگر هستند. سیستمهای ترکیبی باد-خورشیدی راهحلی قابل اعتماد و اقتصادی برای تأمین برق دور از شبکه برای ایستگاههای پایه ارائه میدهند. با کارکنان نگهداری محلی، ژنراتورهای دیزل میتوانند به عنوان پشتیبان اضافه شوند که میزان مورد نیاز آرایههای خورشیدی و توربینهای بادی را کاهش میدهد، هزینه کلی سیستم را کاهش میدهد و قابلیت اطمینان را افزایش میدهد.
انبارهای آبی تولید برق
انبارهای آبی ترکیبی باد-خورشیدی از انرژی بادی و خورشیدی مستقیم برای محرک کردن پمپهای آب به منظور ذخیره انرژی استفاده میکنند و از باتریها رد میشوند. آب ذخیرهشده سپس برای تولید برق پایدار استفاده میشود. این رویکرد انرژی هیدروئیلیک سنتی را با انرژی بادی و خورشیدی ترکیب میکند و از توزیعهای مکمل زمانی و مکانی آنها استفاده میکند. این روش برای مناطق دور از شبکه و حفاظت اکولوژیکی در توسعه انرژی مناسب است. نیازهای کلیدی عبارتند از:
حفظ انرژی در طول فرآیند تبدیل
تعادل آب در سیستم پمپکشی خودسرانه
اگرچه این سیستم کمی گرانتر از انرژی هیدروئیلیک سنتی است، اما مشکل عدم عملکرد فصلی که توسط نیروگاههای هیدروئیلیک کوچک در زمستان مواجه میشود را حل میکند. بنابراین، انبارهای آبی ترکیبی باد-خورشیدی مزایای فنی و اقتصادی منحصر به فردی دارد و میتواند به عنوان یک راهحل انرژی قابل اجرا برای مکانهای مناسب عمل کند.