Kako obetavna je hibridna vetrno-sončna sistema za proizvodnjo električne energije 6 ključnih uporab in analiza gospodarskih prednosti

Zaradi prekidnega narava samostojne proizvodnje energije iz vetra in sončne energije v neprigodnih vremenskih razmerah, kot so brezvetrne ali deževne dni, je pri uporabi ene od teh tehnologij v oddaljenih območjih brez povezave na omrežje potrebna velika shranjevalna oprema za zagotavljanje zanesljive oskrbe s strujom. Učinkovita integracija sončnih panelov, vetrnih turbine in baterij lahko hibridni sistemi vetra in sončne energije rešijo problem prekidnosti enostranske proizvodnje in zagotavljajo relativno stabilno strujevanje. Ta tehnologija se predvsem uporablja v naslednjih področjih v Kitajski.

Električna oskrba za stanovanjske in gospodarske namene v oddaljenih podeželskih območjih brez povezave na omrežje

V Kitajski živi 800 milijonov podeželjcev, od katerih približno 5% še vedno nima dostopa do elektrike. Te nedogostane vasice so pogosto situirane v območjih, bogatih z virovima vetra in sončne energije, kar hibridnim sistemom vetra in sončne energije prinaša obetajočo rešitev. Namestitev standardiziranih hibridnih sistemov lahko pospeši lokalni gospodarski razvoj in izboljša življenjski standard. Uporaba obilnih obnovljivih virov preko takšnih sistemov ponuja najprimernejše in najcenejše strujovalne storitve za oddaljene prebivalstva, spodbujajoč trajnostni razvoj.

Trenutno večina sistemov obnovljive energije brez povezave na omrežje v Kitajski zagotavlja le osvetlitev in domače potrebe, izključujejo pa gospodarska bremena, kar ogroža njihovo ekonomsko trdnost. Dosego ekonomske održnosti vključuje kompleksne dejavnike, kot so lastništvo sistema, mehanizmi upravljanja, tarifne strukture, upravljanje gospodarskih obremenitev in viri, zneski in distribucijski kanali državnih subvencij. Vendar ta trajnostni model ima globok pomen za razvijajoče se države, kot je Kitajska.

Uporaba v zunanjem svetlobenem osvetlitvu

Zunanje svetlobno osvetlitve porabljajo približno 12 % globalne elektrike. Na ozadju naraščajočega energetskega skrbi in okoljskih zaskrbljenosti je hibridna tehnologija svetlobe vetra in sončne energije privabila pozornost po vsem svetu. Sistem deluje tako, da baterije pametno nabijejo preko nadzornikov, ki uporabljajo komplementarno sončno in vetrno energijo. Nočju se LED svetilnice avtomatsko vklopijo/izklopijo glede na raven okoliške svetlobe. Pametni nadzorniki omogočajo brezžično omrežje za oddaljeno spremljanje, nadzor in zajemanje podatkov (telemetrija, telekontrola in telekomunikacije). Podpirajo tudi napredno računalniško upravljanje, vključno z zaznavanjem napak, alarmi proti kraji in preverjanjem operativnega stanja. Tipične uporabe vključujejo:

• Osvetlitve cest (hitre ceste, glavne ceste, sekundarne ceste in bočne ulice)

• Skupnostna osvetlitve (ulicne svetilnice, dvorišne svetilnice, travnikove svetilnice, zakopane svetilnice, stenske svetilnice)

Razviti projekti vključujejo pametne hibridne LED svetilnice za ulice, sistem osvetlitve skupnosti, parkirna osvetlitva in tunelna osvetlitva.

Pomorski navigacijski pripomočki

Nekateri navigacijski pripomočki v Kitajski so uporabili fotovoltaične sisteme, zlasti svetilnice, toda soočajo z izzivi med dolgotrajnimi slabo vremenskimi razmerami, ko je sončna proizvodnja nedostatna, kar vodi do prekomernega razpolaganja baterij in odpovedi svetilnic, kar vpliva na zmogljivost baterij.

Slabo vreme pogosto prinaša močne vetrove – ko je sončna energija nizka, je običajno obilna vetrna energija. Zato lahko hibridni sistem, dominiran z vetro in podprt s sončno energijo, nadomesti tradicionalne sisteme samo s sončno energijo. Hibridni sistemi so okolju prijazni, brez onesnaževanja, brez vzdrževanja in lahko nameščeni ter uporabljeni – zadostujejo energetskim potrebam navigacijskih pripomočkov. Sistem deluje na sončni energiji med primernimi pomorskimi in letnimi razmerami; aktivira hibridno generiranje vetrne in sončne energije med zimo, pomorskim časom ali dolgotrajnimi deževnimi obdobji, ko je sončni vhod nedostaten.

Oskrba s strujom za opremo za nadzor prometnih potez

Kamere za nadzor prometa običajno delujejo 24/7. Čeprav je individualna poraba energije nizka, številne enote vodijo do značilne porabe energije. Tradicionalna omrežna struja ni energetsko učinkovita. Poleg tega pogosta kraja žice za strujevanje vodi do visokih izgub in povečanih stroškov vzdrževanja.

Ob razširjenem in linearnem razporejanju točk za nadzor je povezava na omrežje težka in draga. Čeprav je fotovoltaika še vedno draga, je vetrna energija relativno cenejša. Komplementarnost vetrne in sončne energije hibridnim sistemom daje edinstvena prednosti za distribuirane, brez omrežja aplikacije, kot je nadzor prometa. Uporaba hibridnih sistemov eliminira potrebo po žičenju, zmanjša tveganje kraje. V ekstremnih vremenskih razmerah – dolgotrajni dež in nizka svetlost s premalo vetrnega pritiska – obstoječe omrežne linije lahko avtomatsko nabijejo baterije, da zagotovijo neprekinjeno delovanje. Ker vsaka točka za nadzor deluje neodvisno, neuspeh na eni lokaciji ne vpliva na druge.

Telekomunikacijske bazne postaje

Na mnogih otokih in planinskih območjih, ki so oddaljeni od omrežja, so potrebne komunikacijske infrastrukture za turizem, ribištvo in pomorstvo. Ti bazni postaji imajo umerni energetski povpraševanje. Razširitev omrežja je predragocena, medtem ko nosilci dizelskega goriva zahtevajo visoke stroške prevoza goriva, nizko zanesljivost in težko vzdrževanje.

Zanesljivo, dolgoročno rešitev za oskrbo s strujom mora temeljiti na lokalnih naravnih virih. Sončna in vetrna energija so obilni in visoko komplementarni v času in prostoru na otokih. Hibridni sistemi vetra in sončne energije ponujajo zanesljivo in ekonomsko rešitev za bazne postaje brez omrežja. S osebjem za vzdrževanje na mestu lahko vključijo dizelske generatorje kot rezervo, kar zmanjša potrebno kapaciteto sončnih polj in vetrnih turbine, zniža celoten strošek sistema in izboljša zanesljivost.

Hidroelektrarne z črpalkami za shranjevanje energije

Hibridne hidroelektrarne z črpalkami za shranjevanje energije uporabljajo vetrno in sončno energijo neposredno za pogon vodnih črpal, za shranjevanje energije, obišči baterije. Shranjena voda se nato uporablja za stabilno proizvodnjo elektrike. Ta pristop združuje konvicionalno hidroenergetiko z vetrno in sončno energijo, izkorišča njihovo komplementarno prostorsko in časovno porazdelitev. Prilagaja se oddaljenim območjem, ki so izven dosega omrežja, in podpira ohranjanje ekosistema v razvoju energije. Ključne zahteve vključujejo:

• Shranjevanje energije skozi celoten proces pretvorbe

• Ravnovesje vode znotraj samozaprtih črpalnih sistemov

Čeprav je malo dražja od konvicionalnih hidroelektrarn, reši ta sistem problem sezonske neoperativnosti, s katero se soočajo majhne hidroelektrarne v zimskem času. Tako hibridne hidroelektrarne z črpalnimi sistem za shranjevanje energije ponujajo edinstvena tehnična in ekonomska prednosti in lahko služijo kot učinkova rešitev za primerne lokacije.