Rozwiązania hybrydowe

Integracja odnawialnych źródeł energii w systemach hybrydowych

Hybrydowe układy wytwórcze pozwalają na efektywne wykorzystanie odnawialnych
i rozproszonych zasobów energii pierwotnej. Odbywa się w nich integracja różnych technologii wytwarzania energii elektrycznej, które umożliwiają zaspokojenie potrzeb energetycznych pojedynczych odbiorców lub lokalnych społeczności.

Przedstawiamy wybrane rodzaje elektrowni hybrydowych, które zawierają jednostki wytwórcze działające w oparciu o odnawialne źródła energii i stanowią perspektywę rozwoju energetyki odnawialnej. Każde ze źródeł energii odnawialnej ma wady i zalety, ale ich umiejętne połączenie (również ze źródłami energii nieodnawialnej) pozwala na minimalizację konsekwencji ich wad.

PV-+-diesel-hybrydowe-rozwiazanie-oze wind-solar-rozwiazanie-hybrydoweFPL-Martin_hybrydowe-rozwiazanie-oze

Trzy podstawowe technologie stosowane w systemach hybrydowych to: spalinowe zespoły prądotwórcze (np.: z silnikami Diesla), małe elektrownie wiatrowe oraz baterie słoneczne. Mogą one pracować w kombinacjach podwójnych lub być wykorzystywane wszystkie. 

Elektrownia słoneczna z baterią akumulatorów

W układzie bateria akumulatorów pracuje jako zasobnik energii, umożliwiając zasilanie odbiornika w okresach niedostatecznej wydajności energetycznej  baterii słonecznej (niskie nasłonecznienie, godziny nocne). Zalety tego rozwiązania jest prosta budowa i proste sterowanie. Wadą układu jest to, że  bateria słoneczna, nawet wraz z baterią akumulatorów, nie jest w stanie zasilić odbiornika w ciągu całej doby, gdyż ilość energii produkowanej w tym układzie jest silnie zależna od  warunków nasłonecznienia i pory roku. Układ jest w stanie magazynować i oddawać energię elektryczną tylko w krótkich okresach czasu. Nadaje się do zasilania takich odbiorników, gdzie ciągłość zasilania nie jest sprawą priorytetową.

Elektrownia słoneczna z generatorem wiatrowym i generatorem prądu przemiennego z silnikiem Diesla

Kolejną możliwością jest połączenie trzech źródeł: baterii słonecznej, generatora wiatrowego i generatora prądu przemiennego napędzanego silnikiem Diesla. Przy niesprzyjających warunkach atmosferycznych (bateria słoneczna i generator wiatrowy nie pracują) odbiornik jest zasilany z agregatu prądotwórczego, w skład którego wchodzą: silnik Diesla i sprzęgniety z nim generator prądu przemiennego. Generator napędzany silnikiem Diesla jest włączany w przypadku głębokiego rozładowania baterii i będzie wyłączony po pełnym naładowaniu baterii akumulatorów. Wadą układu są duże koszty całej instalacji. Nadzór nad pracą całego systemu sprawuje mikroprocesorowy system sterowania  i nadzoru. Sprawność takiego układu zależy od użytych przetwornic energoelektronicznych.


Elektrownia słoneczna z ogniwem paliwowym 

Innym rozwiązaniem może być zamiana generatora wiatrowego na ogniwo paliwowe i dodanie układu zarządzania źródłami. Tak zoptymalizowana elektrownia ma zapewnić maksymalizację wykorzystania energii promieniowania słonecznego oraz zminimalizować zużycie paliwa - wodoru - przez zastosowanie ogniwa paliwowego. Elektrownia składa się z następujących elementów: baterii akumulatorów, systemu automatycznego nadzoru, układu zarzadzania źródłami. System automatycznego nadzoru ma za zadanie zbierać informacje o obiekcie i przekazywać je zdalnie do użytkownika. Zastosowanie ogniwa paliwowego pozwala na uniezależnienie zasilania od warunków zewnętrznych, które mają charakter losowy i na które użytkownik nie ma wpływu. Elektrownia słoneczna z ogniwem paliwowym daje gwarancję stałego zasilania odbiornika. Odpowiednie sterowanie źródłami umożliwia optymalne wykorzystanie energii słonecznej.

Elektrownie wiatrowe z zasobnikiem energii 

Dołączając do elektrowni wiatrowej układ z chemicznym zasobnikiem energii (akumulatorem) można zbudować układ w pełni dyspozycyjnego źródła rozproszonego. Zasobnik energii współpracujący z elektrownią wiatrową pozwoli w pełni wykorzystać energię produkowaną przez elektrownię (nadwyżki energii będą magazynowane w zasobniku). Dyspozycyjność można jeszcze zwiększyć dołączając do układu elektrowni hybrydowej dodatkowe źródła energii. Mogą nimi być generatory z turbinami lub silnikami spalinowymi. Mogą także być zainstalowane nowoczesne układy z ogniwami paliwowymi.