Vēja-saules hibrīdsistēmas kļūdas un risinājumi

1. Biežākie trūkumi un cēloņi vēja ģeneratoros

Kā viens no galvenajiem sastāvdaļām vēja-saules hibrīdsistēmās, vēja ģeneratori galvenokārt saskaras ar trūkumiem trīs jomās: mehāniskajā struktūrā, elektriskajās sistēmās un kontrolēšanas funkcijās. Lopu apvalkošanās un sadalīšanās ir visizplatītākie mehāniskie trūkumi, parasti izraisīti ilgstošu vēju ietekmi, materiālu nogurumu vai ražošanas defektiem. Lauka uzraudzības dati rāda, ka vidējais lopa dzīveslaiks piekrastes reģionos ir 3–5 gadi, bet ziemeļrietumos, kur bieži notiek smilšvēji, tas var saīsināties līdz 2–3 gadiem. Turklāt ekscentriskās degvielas kugļveida virziena vadītāju (bearing) apvalkošanās ir īpaši izteikta horizontālās ass vēja ģeneratoros, galvenokārt tāpēc, ka tie ilgstoši darbojas nevienmērīgi un spēka sadalījums ir neregulārs.

Elektriskajās sistēmās divi tipiskie jautājumi ir fāzes zudums un sprieguma nestabilitāte. Vēja ģeneratori ģenerē trīs fāžu maiņstrāvu, un sliktas savienojumi vai slabi uzsietotās vada detaļas viegli var izraisīt nesaskaņotus vai trūkstošus fāžus. Nozares statistika liecina, ka aptuveni 25% no ģeneratoru trūkumiem ir saistīti ar vada problēmām. Cits bieži sastopamais jautājums ir bremžu sistēmas nepareiza darbība, kad rotora ātrums pēc trīs fāžu īssavienojuma neizšķirti samazinās, iespējams, tāpēc, ka bremzes ir apvalkusas vai elektriskā kontroles sistēma nav pareizi iestatīta.

Kontrolēšanas trūkumi galvenokārt attiecas uz nepareizu enerģijas sadalīšanas loģiku. Parastās fiksētas sliekainstābja stratēģijas nevar pielāgoties sarežģītām un mainīgām laika apstākļiem. Piemēram, rītā, kad vēji ir vāji un gaismas daudzums pieaug, tradicionālā kontrole palīdz saglabāt ģeneratoru produkciju tikai 30%–40% no nominālās jaudas, tāpēc, ka vēja ātrums ir nepietiekams, izmantojot lielu daudzumu vēja enerģijas. Statistika rāda, ka vēja-saules hibrīdsistēmas, kas izmanto tradicionālas kontroles stratēģijas, vidēji izmanto enerģiju par 15%–20% mazāk nekā intelektuālās sistēmas.

2. Biežākie trūkumi un cēloņi saules paneļos

Saules paneļi hibrīdsistēmās saskaras arī ar dažādiem trūkumu riskiem. Virsma bojājumi un terminālo savienojumu trūkumi ir visredzamākie fiziskie trūkumi, parasti izraisīti smagajiem laika apstākļiem, smilša iedarbību vai nepareizu instalāciju. Augstā vēja ātruma reģionos saules paneļi saskaras ar vidējo gadākādu bojājumu līmeni 5%–8%, kas prasa regulāru inspekciju un apkopi.

Elektriski, karstspēka efekts un daļējs ēnējums ir galvenie faktori, kas ietekmē fotovoltaisko efektivitāti. Kad paneļa daļa ir ēnota, enerģija no neatēnotajiem apgabaliem plūst atpakaļ uz ēnoto apgabalu, izraisojot vietējo pārkarstīšanos un veidojot karstspēka punktus. Ilgstošs karstspēka efekts var samazināt panela efektivitāti par 15%–20% un pat izraisīt pastāvīgu kaitējumu. Tāpat PID (Potenciāla inducēta degradācija) ir nozīmīgs faktors, kas ietekmē panela ilgumu, it īpaši augstā mitruma vides, kur efektivitāte var samazināties par 5%–10% 1–2 gados.

Darbības pasliktināšanās galvenokārt ir saistīta ar gaismaindoto degradāciju un embalēšanas materiālu bojājumu. Nozares standarti prasa, lai augstās kvalitātes PV moduļi turētu gadāko degradācijas līmeni zemāku par 0.3%–0.5% 25 gadu laikā. Tomēr praksē vides faktori un materiālu novecošana var izraisīt gadāko degradācijas līmeni 0.8%–1.2%, būtiski ietekmējot visu sistēmas efektivitāti.

3. Trūkumu analīze kontrolēšanas un akumulatoru sistēmās

Kā "prāts" vēja-saules hibrīdsistēmai, kontrolētāja veiktspēja tieši ietekmē sistēmas stabilitāti. Galvenā problēma ir tradicionālās enerģijas sadalīšanas stratēģijas ierobežojumos, kas balstās uz fiksētiem empiriskiem parametriem un vienkāršiem sliekainstābja novērtējumiem, kas tos padara neizturīgus pret reāllaika enerģijas svārstībām. Sarežģītos laika apstākļos šie kontrolētāji nevar labi pielāgot enerģijas sadalījumu, izraisojot pasliktinātu enerģijas stabilitāti. Piemēram, repšu laika maiņas situācijās, piemēram, strauji mainīgā vēja virzienā vai ātri pārvietojoties eklā, tradicionālie kontrolētāji varētu aizņemt vairākas minūtes vai ilgāk, lai reaģētu, neapmierinoši atbilstot modernās rūpnieciskās aprīkojuma stingriem enerģijas kvalitātes prasībām.

Akumulatoru sistēmu trūkumi galvenokārt ir sadalīti trīs kategorijās: nepietiekama uzlāde, ūdens ieplūdes un kapacitātes samazināšanās. Nepietiekama uzlāde notiek, kad spriegums samazinās zemāk par kontrolētāja starta sliekainstābju; ilgstoša nepietiekama uzlāde izraisa dziļu atlādi, samazinot akumulatora ilgumu. Ūdens ieplūde parasti ir saistīta ar nepareizu instalāciju vai slikto izolāciju, izraisojot ļoti zemu, nulles vai nepareizo sprieguma rādījumu, kas izraisa smagu akumulatora kaitējumu. Statistika liecina, ka aptuveni 15% no hibrīdsistēmu trūkumiem ir saistīti ar akumulatoru ūdens ieplūdi.

Kapacitātes samazināšanās ir dabiska novecošanas procesa daļa, bet vides faktori var būtiski paātrināt to. Augstās platībās naktīs zems temperatūras līmenis var samazināt saules paneļu veiktspēju par 30%–40%, tāpat samazinot akumulatora izmantojamās kapacitātes, padarot grūtu apmierināt krājumu prasības zema gaismas apstākļos. Tāpat augsts sāls saturs vidi būtiski korodē akumulatorus; piekrastes reģionos akumulatoru ilgums hibrīdsistēmās parasti ir 30%–50% īsāks nekā iekšzemes reģionos.