Насколько перспективна гибридная ветро-солнечная энергетическая система? Анализ 6 ключевых применений и экономических выгод

Из-за непостоянного характера выработки электроэнергии отдельными ветро- и солнечными установками при неблагоприятных погодных условиях, таких как безветренные или дождливые дни, использование только одного из этих источников энергии в удаленных районах, не подключенных к сети, требует наличия больших емкостей для хранения энергии, чтобы обеспечить непрерывное электроснабжение. Эффективная интеграция солнечных панелей, ветрогенераторов и аккумуляторов позволяет гибридным ветро-солнечным системам решать проблему непостоянства одиночного источника и предоставлять относительно стабильное электроснабжение. Эта технология в основном применяется в следующих областях в Китае.

Электроснабжение жилых и производственных объектов в удаленных сельских районах

В Китае проживает 800 миллионов сельских жителей, около 5% из которых до сих пор не имеют доступа к электричеству. Эти неэлектрифицированные деревни часто расположены в регионах, богатых ветровыми и солнечными ресурсами, что делает гибридные ветро-солнечные системы перспективным решением. Развертывание стандартизированных гибридных систем может ускорить местное экономическое развитие и повысить уровень жизни. Использование обильных возобновляемых ресурсов через такие системы предлагает наиболее подходящую и экономически эффективную услугу по электроснабжению для удаленных населений, способствуя устойчивому развитию.

В настоящее время большинство автономных возобновляемых энергетических систем в Китае обеспечивают только освещение и бытовые нужды, исключая производственные нагрузки, что снижает их экономическую целесообразность. Достижение экономической устойчивости включает сложные факторы, такие как владение системой, механизмы управления, тарифные структуры, управление производственными нагрузками, а также источники, объемы и каналы распределения государственных субсидий. Однако эта устойчивая модель имеет глубокое значение для развивающихся стран, таких как Китай.

Применение в наружном светодиодном освещении

Наружное освещение потребляет около 12% мирового электричества. На фоне растущего дефицита энергии и экологических проблем гибридные ветро-солнечные технологии светодиодного освещения привлекают внимание во всем мире. Система работает путем интеллектуальной зарядки аккумуляторов через контроллеры, используя комплементарную энергию солнца и ветра. Ночью светодиодные светильники автоматически включаются и выключаются в зависимости от уровня окружающего освещения. Интеллектуальные контроллеры поддерживают беспроводные сети для удаленного мониторинга, управления и сбора данных (телеметрия, телеуправление и телекоммуникации). Они также поддерживают продвинутое компьютеризированное управление, включая обнаружение неисправностей, сигнализацию о кражах и проверку состояния работы. Типичные применения включают:

• Освещение дорог (автомагистрали, основные, второстепенные и боковые улицы)

• Освещение сообществ (уличные фонари, фонари двора, ландшафтные фонари, встроенные фонари, настенные светильники)

Разработанные проекты включают интеллектуальные гибридные ветро-солнечные светодиодные уличные фонари, системы освещения сообществ, ландшафтное освещение и освещение туннелей.

Морские средства навигации

Некоторые средства навигации в Китае уже используют солнечные фотоэлектрические системы, особенно маяки, но сталкиваются с проблемами во время длительной плохой погоды, когда солнечная генерация недостаточна, что приводит к глубокому разряду аккумуляторов и выходу из строя ламп, влияющему на производительность аккумуляторов.

Плохая погода часто совпадает с сильными ветрами — когда солнечная энергия низка, ветровая энергия обычно изобилует. Поэтому система, основанная на ветре с поддержкой солнечной энергии, может заменить традиционные системы, работающие только на солнечной энергии. Гибридные системы экологически чисты, не загрязняют, не требуют обслуживания, легки в установке и использовании, удовлетворяя энергетические потребности средств навигации. Система работает на солнечной энергии в благоприятные весенние и летние условия; она активирует ветро-солнечную генерацию зимой, весной или в периоды длительных дождей, когда солнечный вклад недостаточен.

Электроснабжение оборудования для мониторинга автомагистралей

Видеокамеры наблюдения на автомагистралях обычно работают круглосуточно. Хотя энергопотребление каждой камеры невелико, большое количество таких устройств приводит к значительному общему энергопотреблению. Традиционное сетевое электроснабжение неэффективно. Кроме того, частые кражи силовых кабелей приводят к высоким потерям и увеличению затрат на обслуживание.

Учитывая широкое и линейное распределение точек мониторинга, подключение к сети трудно и дорого. В то время как солнечные фотоэлектрические системы остаются дорогими, ветровая энергия относительно дешевле. Комплементарность ветра и солнца делает гибридные системы уникально выгодными для распределенных, автономных применений, таких как мониторинг автомагистралей. Использование гибридных систем устраняет необходимость в кабелях, снижая риск краж. В экстремальных погодных условиях, таких как длительные дожди с низкой солнечной радиацией и недостаточным ветром, существующие линии электропередач могут автоматически заряжать аккумуляторы, обеспечивая непрерывную работу. Поскольку каждая точка мониторинга работает независимо, отказ одной точки не влияет на другие.

Базовые станции связи

Многие острова и горные районы находятся далеко от сети, но требуют коммуникационной инфраструктуры для туризма, рыболовства и морской деятельности. Эти базовые станции имеют скромные энергетические потребности. Продление сети крайне дорого, в то время как дизельные генераторы связаны с высокими затратами на транспортировку топлива, низкой надежностью и сложным обслуживанием.

Надежное долгосрочное решение по электроснабжению должно опираться на местные природные ресурсы. Солнечная и ветровая энергия изобилуют и высоко комплементарны во времени и пространстве на островах. Гибридные ветро-солнечные системы предлагают надежное и экономически эффективное автономное решение по электроснабжению базовых станций. При наличии обслуживающего персонала на месте, дизельные генераторы могут быть включены в качестве резервного источника, что снижает необходимую мощность солнечных массивов и ветрогенераторов, уменьшает общую стоимость системы и повышает надежность.

Гидроаккумулирующие электростанции

Гибридные ветро-солнечные гидроаккумулирующие электростанции используют ветровую и солнечную энергию напрямую для привода насосов для хранения энергии, минуя аккумуляторы. Хранящаяся вода затем используется для стабильной генерации электроэнергии. Этот подход интегрирует традиционную гидроэнергетику с ветровой и солнечной, используя их комплементарное распределение во времени и пространстве. Он подходит для удаленных районов, находящихся вне зоны действия сети, и поддерживает экологическую консервацию в энергетическом развитии. Основные требования включают:

• Сбережение энергии в процессе преобразования

• Баланс воды в самозамкнутой насосной системе

Хотя немного дороже, чем традиционная гидроэнергетика, эта система решает проблему сезонной неработоспособности малых гидроэлектростанций зимой. Таким образом, гибридные ветро-солнечные гидроаккумулирующие системы предлагают уникальные технические и экономические преимущества и могут служить жизнеспособным энергетическим решением для подходящих мест.