Hur lovande är det hybrid vind-sol elsystemet? 6 viktiga tillämpningar och ekonomiska fördelar analyseras

På grund av den intermittenta naturen hos enskilda vind- och solenergianläggningar under ogunstiga väderförhållanden, som vindstilla eller regniga dagar, krävs stora energilagringsutrustningar för att säkerställa kontinuerlig strömförsörjning i avlägsna områden utan nätanslutning. Genom effektiv integration av solpaneler, vindturbiner och batterier kan hybridvind-solenergisystem lösa problemet med intermittens vid enkel källgenerering och tillhandahålla relativt stabilt el. Denna teknik används huvudsakligen inom följande områden i Kina.

Bostads- och produktivelektroförsörjning i avlägsna landsbygdsområden utan nätanslutning

Kina har 800 miljoner landsbygdsvånare, varav ungefär 5% fortfarande saknar elektricitet. Dessa obelektrofierade byar ligger ofta i regioner rika på vind- och solresurser, vilket gör hybridvind-solsystem till ett lovande alternativ. Installation av standardiserade hybridsystem kan accelerera den lokala ekonomiska utvecklingen och förbättra levnadsstandarden. Genom att utnyttja de rika förnybara resurserna erbjuder dessa system den mest lämpliga och kostnadseffektiva strömtjänsten för avlägsna befolkningar, vilket främjar hållbar utveckling.

För närvarande tillhandahåller de flesta avkopplade förnybara energisystem i Kina endast belysning och hushållsbehov, men utesluter produktiva belastningar, vilket underminerar deras ekonomiska hållbarhet. Att uppnå ekonomisk hållbarhet involverar komplexa faktorer som ägande, hanteringssystem, tarifftyper, produktiv belastningshantering samt källor, mängder och distributionskanaler för statliga bidrag. Trots detta har denna hållbara modell djupgående betydelse för utvecklingsländer som Kina.

Utomhus LED-belysningsapplikationer

Utomhusbelysning konsumerar cirka 12% av världens el. Mot bakgrund av ökande energibrist och miljöbekymmer har hybridvind-sol LED-belysnings-teknik fått världsomspännande uppmärksamhet. Systemet fungerar genom intelligenta batteriladdningar via kontroller som använder kompletterande sol- och vindenergi. På natten slår LED-lamporna automatiskt på/släcks baserat på omgivande ljusnivåer. Intelligenta kontroller har trådlöst nätverk för fjärrövervakning, kontroll och datainsamling (telemetri, telekontroll och telekommunikation). De stödjer också avancerad datoriserad hantering, inklusive felidentifiering, antityftalarmer och driftstatuskontroller. Typiska tillämpningar inkluderar:

• Vägbelysning (motorvägar, huvudvägar, sekundära vägar och sidogator)

• Gemenskapsbelysning (gatlyktor, gårdsglädje, gräsmatta, begravda lampor, väggmonterade lampor)

Utviklade projekt inkluderar intelligenta hybridvind-sol LED-gatlyktor, gemenskapsbelysningsystem, landskapsbelysning och tunnelbelysning.

Sjöfartsledningsmedel

Några navigationshjälpmedel i Kina har antagit solcellssystem, särskilt fyrar, men står inför utmaningar under långvarig dåligt väder när solenergin inte är tillräcklig, vilket leder till överdriven batteriuttagning och lamppannor, vilket påverkar batteriprestandan.

Dåligt väder sammanfaller ofta med starka vindar—när solenergin är låg, är vindenergin vanligtvis rik. Därför kan ett vinddominerat, solunderstött hybridsystem ersätta traditionella solendast-system. Hybridsystem är miljövänliga, föroreningsfria, underhållsfria och lätta att installera och använda—möter energibehoven för navigationshjälpmedel. Systemet drivs av solenergi under gynnsamma vårvårsvillkor; det aktiverar vind-solhybridgenerering under vintern, vår, eller långvariga regnperioder när solintaget är otillräckligt.

Strömförsörjning för motorvägsövervakningsutrustning

Motorvägsövervakningskameror verkar vanligtvis dygnet runt. Även om individuell strömkonsumtion är låg, resulterar det stora antalet enheter i betydande energianvändning. Traditionell nätström är inte energieffektiv. Dessutom leder frekventa tjuvstölar av strömkablar till höga förluster och ökade underhållskostnader.

Med tanke på den utbredda och linjära fördelningen av övervakningspunkter är nätanslutning svår och dyr. Medan solceller fortfarande är dyra, är vindkraft relativt billigare. Den kompletterande naturen av vind och sol gör hybridsystem unikt fördelaktiga för distribuerade, avkopplade applikationer som motorvägsövervakning. Användandet av hybridsystem elimineras behovet av kablar, vilket minskar tjuvrisken. Under extremt väder—långvarigt regn med låg solljus och otillräcklig vind—kan befintliga nätkabler automatiskt ladda batterier för att säkerställa oavbruten drift. Eftersom varje övervakningspunkt fungerar oberoende, påverkar inte ett misslyckande på en plats andra.

Telekommunikationsbasstationer

Många öar och bergsområden ligger långt från nätet men kräver kommunikationsinfrastruktur för turism, fiske och sjöfart. Dessa basstationer har måttliga strömbehov. Nätutbyggnad är orealistiskt dyr, medan dieselgeneratorer innebär höga bränsletransportkostnader, dålig tillförlitlighet och svår underhåll.

En tillförlitlig, långsiktig strömlösning måste bero på lokala naturliga resurser. Sol- och vindenergi är rika och mycket kompletterande i tid och rum på öar. Hybridvind-solsystem erbjuder en tillförlitlig och ekonomisk avkopplad strömlösning för basstationer. Med lokala underhållspersonal kan dieselgeneratorer inkluderas som backup, vilket minskar den nödvändiga kapaciteten för solpaneler och vindturbiner, sänker den totala systemkostnaden och förbättrar tillförlitligheten.

Pumpade vattenmagasin för strömförsörjning

Hybridvind-sol pumpade vattenmagasin använder vind- och solenergi direkt för att driva vattenpumpar för energilagring, vilket undviker batterier. Lagrat vatten används sedan för stabil strömförsörjning. Denna metod integrerar traditionell vattenkraft med vind och sol, utnyttjar deras kompletterande spatiotemporal fördelning. Det passar avlägsna områden utan nätanslutning och stödjer ekologisk bevarande i energiutveckling. Viktiga krav inkluderar:

• Energibesparing under hela konverteringsprocessen

• Vattenbalans inom det självständiga pumpsystemet

Även om något mer dyr än traditionell vattenkraft löser detta system problemet med säsongsbunden icke-operation som små vattenkraftverk står inför under vintern. Således erbjuder hybridvind-sol pumpade vattenmagasin unika tekniska och ekonomiska fördelar och kan fungera som en praktisk energilösning för lämpliga platser.