Karena sifat intermiten dari pembangkit listrik angin dan tenaga surya mandiri di bawah kondisi cuaca yang tidak menguntungkan seperti hari tanpa angin atau hujan, penggunaan teknologi tersebut secara terpisah di daerah terpencil yang tidak terhubung ke jaringan listrik memerlukan peralatan penyimpanan energi berkapasitas besar untuk memastikan pasokan listrik yang berkelanjutan. Dengan mengintegrasikan efektif panel surya, turbin angin, dan baterai, sistem hibrid angin-tenaga surya dapat menyelesaikan masalah intermitensi dari pembangkit tunggal dan menyediakan listrik yang relatif stabil. Teknologi ini terutama diterapkan dalam bidang-bidang berikut di Cina.
Listrik untuk Kebutuhan Rumah Tangga dan Produktif di Daerah Pedesaan Terpencil
Cina memiliki 800 juta penduduk pedesaan, sekitar 5% di antaranya masih belum mendapatkan akses listrik. Desa-desa yang tidak memiliki listrik sering kali terletak di wilayah yang kaya akan sumber daya angin dan surya, menjadikan sistem hibrid angin-tenaga surya sebagai solusi yang menjanjikan. Penyebaran sistem hibrid standar dapat mempercepat perkembangan ekonomi lokal dan meningkatkan standar hidup. Penggunaan sumber daya terbarukan yang melimpah melalui sistem semacam itu menawarkan layanan listrik paling sesuai dan hemat biaya bagi populasi terpencil, mendorong pembangunan berkelanjutan.
Saat ini, sebagian besar sistem pembangkit listrik terbarukan off-grid di Cina hanya menyediakan penerangan dan kebutuhan rumah tangga, tidak termasuk beban produktif, yang merugikan kelayakan ekonominya. Mencapai keberlanjutan ekonomi melibatkan faktor-faktor kompleks seperti kepemilikan sistem, mekanisme manajemen, struktur tarif, manajemen beban produktif, serta sumber, jumlah, dan saluran subsidi pemerintah. Namun, model berkelanjutan ini memiliki makna yang mendalam bagi negara berkembang seperti Cina.
Aplikasi Penerangan LED Outdoor
Penerangan outdoor mengonsumsi sekitar 12% dari total konsumsi listrik global. Dalam latar belakang peningkatan kelangkaan energi dan kekhawatiran lingkungan, teknologi penerangan LED hibrid angin-tenaga surya telah menarik perhatian dunia. Sistem ini bekerja dengan mengisi baterai secara cerdas melalui kontroler menggunakan energi angin dan surya yang saling melengkapi. Di malam hari, lampu LED otomatis menyala/mati berdasarkan tingkat cahaya ambient. Kontroler cerdas dilengkapi dengan jaringan nirkabel untuk pemantauan, kontrol, dan akuisisi data (telemetri, telekontrol, dan telekomunikasi) jarak jauh. Mereka juga mendukung manajemen komputerisasi lanjutan, termasuk deteksi kerusakan, alarm anti-pencurian, dan pemeriksaan status operasional. Aplikasi tipikal meliputi:
Penerangan jalan raya (jalan bebas hambatan, jalan utama, jalan sekunder, dan jalan samping)
Penerangan komunitas (lampu jalan, lampu halaman, lampu taman, lampu tertanam, lampu dinding)
Proyek-proyek yang dikembangkan meliputi lampu jalan LED hibrid angin-tenaga surya cerdas, sistem penerangan komunitas, penerangan lanskap, dan penerangan terowongan.
Alat Bantu Navigasi Laut
Beberapa alat bantu navigasi di Cina telah mengadopsi sistem fotovoltaik surya, terutama mercusuar, tetapi menghadapi tantangan selama cuaca buruk yang berkepanjangan ketika pembangkitan surya tidak mencukupi, menyebabkan over-discharge baterai dan kegagalan lampu, yang mempengaruhi kinerja baterai.
Cuaca buruk sering kali bertepatan dengan angin kencang—ketika energi surya rendah, energi angin biasanya melimpah. Oleh karena itu, sistem hibrid dominan angin dengan dukungan surya dapat menggantikan sistem surya saja. Sistem hibrid ramah lingkungan, bebas polusi, tanpa perawatan, mudah dipasang dan digunakan—memenuhi kebutuhan energi alat bantu navigasi. Sistem ini beroperasi pada energi surya selama kondisi musim semi/musim panas yang baik; ia mengaktifkan pembangkitan hibrid angin-tenaga surya selama musim dingin, musim semi, atau periode hujan berkepanjangan ketika input surya tidak mencukupi.
Pasokan Listrik untuk Peralatan Pemantauan Jalan Raya
Kamera pengawasan jalan raya umumnya beroperasi 24/7. Meskipun konsumsi daya individualnya rendah, jumlah unit yang banyak menghasilkan penggunaan energi yang signifikan. Listrik jaringan tradisional tidak efisien. Selain itu, pencurian kabel listrik yang sering terjadi menyebabkan kerugian besar dan meningkatkan biaya perawatan.
Mengingat distribusi luas dan linear titik-titik pemantauan, koneksi jaringan sulit dan mahal. Sementara PV surya masih mahal, energi angin relatif lebih murah. Sifat saling melengkapi angin dan surya membuat sistem hibrid unggul untuk aplikasi terdistribusi dan off-grid seperti pemantauan jalan raya. Menggunakan sistem hibrid menghilangkan kebutuhan kabel, mengurangi risiko pencurian. Dalam cuaca ekstrem—hujan berkepanjangan dengan sinar matahari rendah dan angin tidak mencukupi—garis jaringan yang ada dapat mengisi baterai secara otomatis untuk memastikan operasi yang tidak terputus. Karena setiap titik pemantauan beroperasi secara independen, kegagalan di satu situs tidak mempengaruhi yang lain.
Stasiun Basis Telekomunikasi
Banyak pulau dan daerah pegunungan jauh dari jaringan listrik tetapi memerlukan infrastruktur komunikasi untuk pariwisata, perikanan, dan aktivitas maritim. Stasiun-stasiun basis ini memiliki permintaan daya yang sedang. Ekstensi jaringan sangat mahal, sementara generator diesel melibatkan biaya transportasi bahan bakar yang tinggi, keandalan yang buruk, dan perawatan yang sulit.
Solusi listrik yang andal dan jangka panjang harus bergantung pada sumber daya alam setempat. Energi surya dan angin melimpah dan sangat saling melengkapi dalam waktu dan ruang di pulau. Sistem hibrid angin-tenaga surya menawarkan solusi listrik off-grid yang andal dan ekonomis untuk stasiun basis. Dengan personel pemeliharaan di tempat, generator diesel dapat disertakan sebagai cadangan, mengurangi kapasitas array surya dan turbin angin yang diperlukan, menurunkan biaya keseluruhan sistem, dan meningkatkan keandalan.
Pembangkit Listrik Penyimpanan Air Tenaga Pompa Hibrid Angin-Tenaga Surya
Pembangkit listrik penyimpanan air tenaga pompa hibrid angin-tenaga surya menggunakan langsung energi angin dan surya untuk menggerakkan pompa air untuk penyimpanan energi, melewati baterai. Air yang disimpan kemudian digunakan untuk pembangkitan listrik yang stabil. Pendekatan ini mengintegrasikan pembangkit listrik air konvensional dengan angin dan surya, memanfaatkan distribusi spasio-temporal mereka yang saling melengkapi. Hal ini cocok untuk daerah terpencil di luar jangkauan jaringan dan mendukung konservasi ekologis dalam pengembangan energi. Persyaratan utama meliputi:
Konservasi energi sepanjang proses konversi
Keseimbangan air dalam sistem pompa self-circulating
Meskipun sedikit lebih mahal daripada pembangkit listrik air konvensional, sistem ini menyelesaikan masalah non-operasional musiman yang dihadapi oleh pembangkit listrik air kecil di musim dingin. Dengan demikian, penyimpanan air tenaga pompa hibrid angin-tenaga surya menawarkan keunggulan teknis dan ekonomis yang unik dan dapat menjadi solusi energi yang layak untuk lokasi yang sesuai.