Наскільки перспективна гібридна вітро-сонячна енергетична система? Аналіз 6 ключових застосувань та економічних переваг

Завдяки нерегулярному характеру окремих вітрових та сонячних електростанцій у неблагоприятних погодних умовах, таких як безвітряні або дощові дні, використання будь-якої з цих технологій самостійно в віддалених регіонах потребує великої ємності систем зберігання енергії для забезпечення постійного електропостачання. Ефективне інтегрування сонячних панелей, вітрових генераторів та акумуляторів дозволяє гібридним вітро-сонячним системам вирішити проблему нерегулярності одноджерельного виробництва та надати відносно стабільне електропостачання. Ця технологія в основному застосовується в наступних сферах в Китаї.

Електропостачання для житлових та продуктивних потреб в віддалених сільських районах

У Китаї проживає 800 мільйонів сільських жителів, приблизно 5% з яких все ще не мають доступу до електроенергії. Ці невпроваджені села часто розташовані в регіонах, багатих вітровими та сонячними ресурсами, що робить гібридні вітро-сонячні системи обіцяючим рішенням. Впровадження стандартизованих гібридних систем може прискорити місцевий економічний розвиток та покращити рівень життя. Використання багатьма відновлюваними ресурсами через такі системи надає найбільш підходящу та економічну послугу електропостачання для віддалених населення, сприяючи сталому розвитку.

Наразі більшість автономних відновлюваних енергетичних систем в Китаї забезпечують лише освітлення та домашні потреби, виключаючи продуктивні навантаження, що підриває їх економічну придатність. Досягнення економічної сталості включає складні фактори, такі як власність систем, механізми управління, тарифні структури, управління продуктивними навантаженнями, а також джерела, кількість та канал розподілу державних субсидій. Однак ця модель сталості має глибоке значення для розвиваючихся країн, таких як Китай.

Застосування LED освітлення на вулиці

Освітлення на вулиці споживає близько 12% світової електроенергії. На тлі зростання енергетичної дефіцитності та екологічних проблем, гібридна вітро-сонячна LED технологія освітлення звернула на себе увагу по всьому світу. Система працює, заряджаючи акумулятори через контролери, використовуючи комплементарну сонячну та вітрову енергію. Вночі LED лампи автоматично увімкнені/вимкнуті залежно від рівня оточуючого світла. Інтелектуальні контролери мають функцію бездротового мережування для віддаленого моніторингу, управління та збору даних (телеуправління, телеметрія та телекомунікація). Вони також підтримують передові комп'ютеризовані системи управління, включаючи виявлення несправностей, сигнали тривоги проти крадіжок та перевірку стану роботи. Типові застосування включають:

• Освітлення доріг (автошляхи, головні, вторинні та біквулиці)

• Освітлення спільнот (вуличні ліхтарі, дворові ліхтарі, лужкові ліхтарі, заглиблі ліхтарі, настінні лампи)

Розроблені проекти включають інтелектуальні гібридні вітро-сонячні LED вуличні ліхтарі, системи освітлення спільнот, паркове освітлення та освітлення тунелів.

Морські навігаційні допомоги

Деякі навігаційні допомоги в Китаї вже впровадили сонячні фотovoltaic системи, особливо маяки, але стикаються з проблемами під час довготривалих неблагоприятних погодних умов, коли сонячна енергія недостатня, що призводить до перерозряду акумуляторів та виходу ламп з ладу, що впливає на продуктивність акумуляторів.

Неблагоприятна погода часто супроводжується сильними вітрами—коли сонячна енергія низька, вітрова енергія зазвичай багата. Тому, вітрово-сонячна гібридна система, домінуюча вітром, може замінити традиційні сонячні системи. Гібридні системи є екологічно чистими, без забруднення, не потребують обслуговування, легко встановлюються та використовуються—задовольняючи енергетичні потреби навігаційних допомог. Система працює на сонячній енергії під час благоприятних весняних/літніх умов; вона активує вітро-сонячне гібридне виробництво під час зимового, весняного або довготривалого дощового періоду, коли сонячна енергія недостатня.

Електропостачання для обладнання моніторингу автомобільних шляхів

Камери відеоспостереження на автомобільних шляхах зазвичай працюють 24/7. Хоча споживання енергії окремими пристроями низьке, загальна кількість одиниць призводить до значного використання енергії. Традиційне мережеве електропостачання не є енергоефективним. Більше того, часті крадіжки силових кабелів призводять до високих втрат та зростання витрат на обслуговування.

Враховуючи широке та лінійне розподілення точок моніторингу, підключення до мережі є складним та дорогим. Незважаючи на те, що сонячна PV залишається дорогим, вітрова енергія є відносно дешевішою. Комплементарний характер вітрової та сонячної енергії робить гібридні системи унікально переваговими для розподілених, автономних застосувань, таких як моніторинг автомобільних шляхів. Використання гібридних систем еліминує потребу в кабелюванні, зменшуючи ризик крадіжок. У крайньої погоди—довготривалий дощ з низьким сонячним світлом та недостатньою вітровою енергією—існуючі мережеві лінії можуть автоматично заряджати акумулятори, забезпечуючи безперервну роботу. Оскільки кожна точка моніторингу працює незалежно, відмова на одному місці не впливає на інші.

Телекомунікаційні базові станції

Багато островів та гористих регіонів знаходяться далеко від мережі, але потребують комунікаційної інфраструктури для туризму, рибальства та морських діяльностей. Ці базові станції мають невеликі енергетичні потреби. Розширення мережі є занадто дорогим, тоді як дизельні генератори мають високі витрати на транспортування палива, низьку надійність та важкість обслуговування.

Надійне, довгострокове енергетичне рішення повинно спиратися на місцеві природні ресурси. Сонячна та вітрова енергія є багатими та високо комплементарними у часі та просторі на островах. Гібридні вітро-сонячні системи пропонують надійне та економічне автономне енергетичне рішення для базових станцій. З наявністю обслуговуючого персоналу на місці, дизельні генератори можна включити як запас, зменшуючи необхідну потужність сонячних панелей та вітрових турбін, знижуючи загальні витрати на систему та підвищаючи надійність.

Гідроакумулювальні електростанції

Гібридні вітро-сонячні гідроакумулювальні електростанції використовують вітрову та сонячну енергію безпосередньо для приводу насосів для зберігання енергії, опускаючи акумулятори. Збережена вода потім використовується для стабільного виробництва електроенергії. Цей підхід інтегрує традиційну гідроенергетику з вітровою та сонячною, використовуючи їх комплементарні просторово-часові розподіли. Це підходить для віддалених регіонів, які знаходяться за межами мережі, та підтримує екологічну охорону в розвитку енергетики. Основні вимоги включають:

• Збереження енергії в процесі конвертації

• Водний баланс в системі самовідновлюваного насосування

Хоча трохи дорожче, ніж традиційна гідроенергетика, ця система вирішує проблему сезонної непрацездатності, з якою стикаються малі гідроелектростанції в зимовий період. Таким чином, гібридні вітро-сонячні гідроакумулювальні системи мають унікальні технічні та економічні переваги та можуть служити перспективним енергетичним рішенням для підходящих місць.