A causa della natura intermittente della generazione di energia eolica e solare in condizioni meteorologiche sfavorevoli, come giornate senza vento o piovose, l'uso di una sola tecnologia in aree remote non collegate alla rete richiede equipaggiamenti di accumulazione di energia ad alta capacità per garantire un approvvigionamento continuo. Integrando efficacemente pannelli solari, turbine eoliche e batterie, i sistemi ibridi eolico-solari possono risolvere il problema dell'intermittenza della generazione da una singola fonte e fornire elettricità relativamente stabile. Questa tecnologia è principalmente applicata nei seguenti settori in Cina.
Energia Elettrica Residenziale e Produttiva per Aree Rurali Non Collegate alla Rete
La Cina ha 800 milioni di residenti rurali, circa il 5% dei quali ancora non ha accesso all'elettricità. Questi villaggi non elettrificati si trovano spesso in regioni ricche di risorse eoliche e solari, rendendo i sistemi ibridi eolico-solari una soluzione promettente. La distribuzione di sistemi ibridi standardizzati può accelerare lo sviluppo economico locale e migliorare il tenore di vita. L'utilizzo abbondante di risorse rinnovabili attraverso tali sistemi offre il servizio di energia più adatto ed economico per le popolazioni remote, promuovendo uno sviluppo sostenibile.
Attualmente, la maggior parte dei sistemi di energia rinnovabile non connessi alla rete in Cina fornisce solo illuminazione e bisogni domestici, escludendo carichi produttivi, il che compromette la loro sostenibilità economica. Raggiungere la sostenibilità economica implica fattori complessi come la proprietà del sistema, meccanismi di gestione, strutture tariffarie, gestione dei carichi produttivi e fonti, quantità e canali di distribuzione dei sussidi governativi. Tuttavia, questo modello sostenibile ha un significato profondo per paesi in via di sviluppo come la Cina.
Applicazioni di Illuminazione LED Esterna
L'illuminazione esterna consuma circa il 12% dell'elettricità globale. In un contesto di crescente scarsità energetica e preoccupazioni ambientali, la tecnologia di illuminazione LED ibrida eolico-solare ha attirato l'attenzione a livello mondiale. Il sistema funziona caricando le batterie intelligentemente tramite controller utilizzando energia eolica e solare complementari. Di notte, le luci LED si accendono e si spengono automaticamente in base ai livelli di luce ambientale. I controller intelligenti offrono reti wireless per monitoraggio, controllo e acquisizione dati (telemetria, telecomando e telecomunicazione). Supportano anche la gestione avanzata computerizzata, inclusa la rilevazione di guasti, allarmi antifurto e controlli dello stato operativo. Le applicazioni tipiche includono:
Illuminazione stradale (autostrade, strade principali, secondarie e laterali)
Illuminazione comunitaria (lampioni, luci da cortile, luci da prato, luci sepolte, applique)
I progetti sviluppati includono lampioni stradali LED ibridi eolico-solari intelligenti, sistemi di illuminazione comunitaria, illuminazione paesaggistica e illuminazione di gallerie.
Aiuti alla Navigazione Marittima
Alcuni aiuti alla navigazione in Cina hanno adottato sistemi fotovoltaici solari, in particolare fari, ma affrontano sfide durante periodi prolungati di maltempo quando la generazione solare è insufficiente, portando a sovrascarico delle batterie e al guasto delle lampade, influendo sulle prestazioni delle batterie.
Il maltempo spesso coincide con venti forti - quando l'energia solare è bassa, l'energia eolica è solitamente abbondante. Pertanto, un sistema ibrido dominato dal vento e assistito dal sole può sostituire i tradizionali sistemi solari. I sistemi ibridi sono ecologici, privi di inquinamento, senza manutenzione e facili da installare e utilizzare, soddisfacendo le esigenze energetiche degli aiuti alla navigazione. Il sistema opera con l'energia solare durante le condizioni favorevoli di primavera/estate; attiva la generazione ibrida eolico-solare durante l'inverno, la primavera o i periodi piovosi prolungati quando l'input solare è insufficiente.
Fornitura di Energia per l'Equipaggiamento di Monitoraggio Stradale
Le telecamere di sorveglianza stradale operano tipicamente 24 ore su 24. Sebbene il consumo energetico individuale sia basso, il numero elevato di unità comporta un uso significativo di energia. L'energia elettrica tradizionale non è efficiente. Inoltre, il furto frequente dei cavi elettrici porta a perdite elevate e costi di manutenzione aumentati.
Data la distribuzione diffusa e lineare dei punti di monitoraggio, la connessione alla rete è difficile e costosa. Mentre la fotovoltaica solare rimane costosa, l'energia eolica è relativamente più economica. La natura complementare dell'energia eolica e solare rende i sistemi ibridi particolarmente vantaggiosi per applicazioni distribuite e non collegate alla rete come il monitoraggio stradale. L'uso di sistemi ibridi elimina la necessità di cavi, riducendo il rischio di furto. In condizioni meteo estreme - piogge prolungate con bassa luminosità solare e vento insufficiente - le linee elettriche esistenti possono caricare automaticamente le batterie per garantire un'operazione ininterrotta. Poiché ogni punto di monitoraggio opera indipendentemente, un guasto in un sito non influenza gli altri.
Stazioni Base di Telecomunicazione
Molte isole e regioni montagnose sono lontane dalla rete ma richiedono infrastrutture di comunicazione per il turismo, la pesca e le attività marittime. Queste stazioni base hanno esigenze energetiche modeste. L'estensione della rete è proibitivamente costosa, mentre i generatori a diesel comportano costi elevati per il trasporto del carburante, affidabilità scarsa e manutenzione difficile.
Una soluzione di alimentazione affidabile e a lungo termine deve basarsi sulle risorse naturali locali. L'energia solare e eolica è abbondante e altamente complementare nel tempo e nello spazio nelle isole. I sistemi ibridi eolico-solari offrono una soluzione di alimentazione affidabile ed economica non connessa alla rete per le stazioni base. Con personale di manutenzione sul posto, i generatori a diesel possono essere inclusi come backup, riducendo la capacità necessaria dei pannelli solari e delle turbine eoliche, diminuendo il costo complessivo del sistema e migliorando l'affidabilità.
Centrali Idroelettriche di Accumulo
Le centrali idroelettriche di accumulo ibride eolico-solare utilizzano direttamente l'energia eolica e solare per azionare pompe idrauliche per l'accumulo di energia, bypassando le batterie. L'acqua immagazzinata viene poi utilizzata per la generazione di elettricità stabile. Questo approccio integra l'idroelettrica convenzionale con l'energia eolica e solare, sfruttando la loro distribuzione complementare nello spazio e nel tempo. È adatto a zone remote non raggiunte dalla rete e supporta la conservazione ecologica nello sviluppo energetico. I requisiti chiave includono:
Conservazione dell'energia durante tutto il processo di conversione
Equilibrio idrico all'interno del sistema di pompaggio auto-circolante
Sebbene leggermente più costoso dell'idroelettrica convenzionale, questo sistema risolve il problema dell'operatività stagionale affrontato dalle piccole centrali idroelettriche in inverno. Pertanto, l'accumulo idroelettrico ibrido eolico-solare offre vantaggi tecnici ed economici unici e può rappresentare una soluzione energetica valida per luoghi adatti.