Из Википедии, бесплатной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску

Гибридная ветро-солнечная энергетическая установка

Гибридные ветроэнергетические системы объединяют ветровые турбины с другими источниками хранения и / или генерации. Одна из ключевых проблем ветровой энергии - ее прерывистый характер . Это привело к появлению множества методов хранения энергии.

Гидро-ветровая система [ править ]

Ветроэнергетическая система вырабатывает электроэнергию, объединяя ветряные турбины и гидроаккумуляторы . Комбинация была предметом длительного обсуждения, и экспериментальная установка, на которой также проводились испытания ветряных турбин, была построена компанией Nova Scotia Power на гидроэлектростанции Wreck Cove в конце 1970-х годов, но была выведена из эксплуатации в течение десяти лет. С тех пор по состоянию на конец 2010 года ни одна другая система не была внедрена в одном месте [1].

Ветроэнергетические станции направляют все или значительную часть своих ветроэнергетических ресурсов на закачку воды в гидроаккумуляторы. Эти резервуары представляют собой реализацию сетевого хранения энергии .

Преимущества [ править ]

Ветер и потенциал его генерации по своей природе изменчивы. Однако, когда этот источник энергии используется для перекачки воды в водоемы на высоту (принцип позади перекачиваемого хранения), потенциальная энергия воды является относительно стабильной и может быть использована для выработки электроэнергии, выпуская его в гидроэлектростанции завод , когда это необходимо . [2] Комбинация была описана как особенно подходящая для островов, которые не подключены к более крупным сетям. [1]

Предложения [ править ]

В 1980-х годах была предложена установка в Нидерландах. [3] Эйссельмер будет использоваться в качестве резервуара, с ветровыми турбинами , расположенных на его дамбу. [4] Технико-экономические обоснования были проведены для установок на острове Рамеа ( Ньюфаундленд и Лабрадор ) и в индейской резервации Нижний Брюле ( Южная Дакота ). [5] [6]

Установка на острове Икария в Греции вступила в фазу строительства в 2010 году [1].

На острове Эль-Йерро ожидается завершение строительства первой в мире ветро-гидроэлектростанции. [7] Текущее телевидение назвало это «планом устойчивого будущего на планете Земля». Он был спроектирован таким образом, чтобы покрывать от 80 до 100% мощности острова, и должен был быть введен в эксплуатацию в 2012 году. [8] Однако эти ожидания не оправдались на практике, вероятно, из-за недостаточного объема резервуара и постоянных проблем со стабильностью сети. [9]

Системы 100% возобновляемых источников энергии требуют избыточной мощности ветра или солнца. [10]

Система ветер-водород [ править ]

Один из способов хранения энергии ветра является получение водорода путем электролиза из воды . Этот водород впоследствии используется для выработки электроэнергии в периоды, когда спрос не может быть удовлетворен одним лишь ветром. Энергия хранящегося в водороде водорода может быть преобразована в электрическую энергию с помощью технологии топливных элементов или двигателя внутреннего сгорания, соединенного с электрическим генератором .

Успешное хранение водорода связано с множеством проблем, которые необходимо преодолеть, например охрупчиванием материалов, используемых в энергосистеме.

Эта технология развивается во многих странах. В 2007 г. было проведено IPO австралийской фирмы Wind Hydrogen, целью которой было коммерциализировать эту технологию как в Австралии, так и в Великобритании. [11] В 2008 году компания сменила название и перешла на разведку ископаемых видов топлива. [12]

В 2007 году в число технологических полигонов входили:

СообществоСтранаВетер МВт
Рамеа, Ньюфаундленд и Лабрадор [13]Ньюфаундленд, Канада0,3
Ветроводородная деревня на острове Принца Эдуарда [14]PEI, Канада
Лолланд [15]Дания
Бисмарк [16]Северная Дакота, США
Колуэль Кайке [17]Санта-Крус, Аргентина
Проект возобновляемых источников энергии в Ледимур (LREP) [18]Шотландия
Хантерстонский водородный проектШотландия
RES2H2 [19]Греция0,50
Unst [20]Шотландия0,03
Утсира [21]Норвегия0,60

Ветро-дизельная система [ править ]

Система ветро-водорода на Рамеа в Канаде

Гибридная ветро-дизельная энергетическая система объединяет дизельные генераторы и ветряные турбины [22], обычно вместе с вспомогательным оборудованием, таким как накопители энергии, преобразователи энергии и различные элементы управления, для выработки электроэнергии. Они предназначены для увеличения мощности и снижения затрат и снижения воздействия производства электроэнергии на окружающую среду в удаленных населенных пунктах и ​​на объектах, не подключенных к электросети . [22] Гибридные ветро-дизельные системы снижают зависимость от дизельного топлива, которое создает загрязнение и является дорогостоящим для транспортировки. [22]

История [ править ]

Во второй половине 20-го века ветро-дизельные генераторные установки разрабатывались и испытывались в ряде мест. Все большее число жизнеспособных сайтов разрабатывается с повышенной надежностью и минимальными затратами на техническую поддержку в удаленных сообществах.

Технология [ править ]

Успешная интеграция ветровой энергии с дизельными генераторными установками зависит от сложных средств управления, обеспечивающих правильное распределение прерывистой ветровой энергии и управляемой дизельной генерации для удовлетворения потребностей обычно переменной нагрузки. Общей мерой производительности ветро-дизельных систем является проникновение ветра, которое представляет собой соотношение между ветровой энергией и общей поставленной мощностью, например, проникновение ветра на 60% означает, что 60% мощности системы поступает от ветра. Цифры проникновения ветра могут быть как пиковыми, так и долгосрочными. Такие сайты, как станция Моусон , Антарктида, а также Коралловый залив и Бремер-Бей.в Австралии пик проникновения ветра составляет около 90%. Технические решения для изменения мощности ветра включают в себя управление мощностью ветра с помощью ветряных турбин с регулируемой скоростью (например, Enercon , Denham, Западная Австралия ), управление потребностями, такими как тепловая нагрузка (например, Моусон), хранение энергии в маховике (например, Powercorp, Coral Bay) . Некоторые установки в настоящее время переводятся на ветро-водородные системы, например, на острове Рамеа в Канаде, который должен быть завершен в 2010 году.

Сообщества, использующие ветро-дизельные гибриды [ править ]

Этот список неполный ; вы можете помочь, добавив недостающие элементы из надежных источников .

Ниже приводится неполный список изолированных сообществ, использующих коммерческие гибридные ветро-дизельные системы, значительная часть энергии которых вырабатывается за счет ветра.

СообществоСтранаДизель (в МВт)Ветер (в МВт)численность населенияДата ввода в эксплуатациюПроникновение ветра (пик)Примечания
Станция Моусон [23]Антарктида0,480,602003 г.> 90%
Остров Росс [24]Антарктида312009 г.65%
Бремер-Бэй [25]Австралия1,280,602402005 г.> 90%
Кокосовые острова [26]Австралия1,280,08628
Коралловый заливАвстралия2,240,602007 г.93%
Денхэм [27]Австралия2,611.026001998 г.> 70%
Эсперанс [28]Австралия14.05,852003 г.
HopetounАвстралия1,370,603502004 г.> 90%
King IslandАвстралия6.002,502000 г.2005 г.100%В настоящее время (2013 г.) расширяется за счет включения ИБП с дизельным двигателем мощностью 2 МВт, усовершенствованной свинцово-кислотной батареи мощностью 3 МВт / 1,6  МВт-ч и динамического управления нагрузкой через интеллектуальную сеть [29]
Остров Роттнест [30]Австралия0,640,602005 г.
Остров Четверг, КвинслендАвстралия0,45?
Рамя [31]Канада2,780,406002003 г.Преобразование в ветряной водород
СалКабо-Верде2,820,602001 г.14%
МинделуКабо-Верде11.200,9014%
Альто БагуалесЧили16,92,0018 7032002 г.20%4,6 МВт гидро
Остров Дачен [32]Китай1,300,1515%
Сан-Кристобаль, Галапагосские острова [33]Эквадор2,42007 г.Расширение для покрытия 100% потребностей острова в энергии к 2015 году
Берасоли [34]Эритрея0,080,03Под тендером
РахайтаЭритрея0,080,03Под тендером
HelebЭритрея0,080,03Под тендером
Осмуссаар [35]Эстония?0,032002 г.
КитносГреция2,770,31
ЛемносГреция10,401.14
La DésiradeГваделупа0,880,1440%
Остров Сагар [36]Индия0,280,50
МарсабитКения0,300,1546%
FrøyaНорвегия0,050,06100%
Батанес [37]Филиппины1,250,182004 г.
Остров Флорес [38]Португалия0,6060%
Остров ГрасиозаПортугалия3,560,8060%
Мыс ЯсныйИрландия0,070,061001987 г.70%
ЧукоткаРоссия0,52,5
ФуэртевентураИспания0,150,23
Остров Святой Елены [39] [40]Великобритания0,481999–200930%
ФулаВеликобритания0,050,0631 год70%
Остров РатлинВеликобритания0,260,99100%
Токсук-Бэй, Аляска [41]Соединенные Штаты1,100,305002006 г.
Касиглюк, Аляска [41]Соединенные Штаты1,100,305002006 г.
Уэльс, Аляска [42]Соединенные Штаты0,401602002 г.100%
Сент-Пол, Аляска [43]Соединенные Штаты0,300,68100%
Коцебу, АляскаСоединенные Штаты11.001999 г.35%
Савунга, Аляска [41]Соединенные Штаты0,202008 г.
Тин-Сити, АляскаСоединенные Штаты0,232008 г.
Ном, АляскаСоединенные Штаты0,902008 г.
Хупер-Бэй, Аляска [41]Соединенные Штаты0,302008 г.

Гибриды ветро-дизельных двигателей на горнодобывающих предприятиях [ править ]

Недавно горнодобывающая промышленность построила в Северной Канаде гибридные ветро-дизельные энергосистемы. В удаленных местах на озере Лак-де-Гра, на северо-западных территориях Канады, и в Катиннике, полуостров Унгава, Нунавик, используются две системы для экономии топлива на шахтах. В Аргентине есть еще одна система. [44]

Системы ветро-сжатого воздуха [ править ]

На электростанциях, которые используют аккумуляторы энергии сжатым воздухом (CAES), электроэнергия используется для сжатия воздуха и хранения его в подземных сооружениях, таких как пещеры или заброшенные шахты. В более поздние периоды повышенного спроса на электроэнергию воздух подается в турбины, как правило, с использованием дополнительного природного газа . [45] Электростанции, которые в значительной степени используют CAES, работают в Макинтоше, Алабаме , Германии и Японии. [46] К недостаткам системы относятся некоторые потери энергии в процессе CAES; Кроме того, необходимость дополнительного использования ископаемого топлива, такого как природный газ, означает, что эти системы не полностью используют возобновляемые источники энергии. [47]

Iowa Stored Energy Park , проецируется начать коммерческую эксплуатацию в 2015 году, будет использовать ветряные фермы в Айове в качестве источника энергии в сочетании с CAES. [48]

Ветро-солнечные системы [ править ]

Горизонтально-осевой ветряк в сочетании с солнечной панелью на опоре освещения в Вэйхае , провинция Шаньдун , Китай

Комбинированное использование ветро-солнечных систем во многих случаях приводит к более плавной выработке мощности, поскольку ресурсы антикоррелированы. Следовательно, совместное использование ветряных и солнечных систем имеет решающее значение для крупномасштабной интеграции энергосистемы. [1] .

Смотрите также: Солнечные гибридные энергосистемы

Поставка ветро-солнечной сети [ править ]

В 2019 году в западной Миннесоте была установлена ​​гибридная система стоимостью 5 миллионов долларов. Он передает 500 кВт солнечной энергии через инвертор ветряной турбины мощностью 2 МВт, увеличивая коэффициент использования мощности и снижая затраты на 150 000 долларов в год. Контракты на закупку ограничивают местного дистрибьютора 5% собственного производства. [49] [50]

Ветро-солнечное здание [ править ]

Башня Pearl River Tower в Гуанчжоу , Китай, будет сочетать солнечные панели на своих окнах и несколько ветряных турбин на разных этажах своей конструкции, что позволит этой башне быть энергетически положительной.

Ветро-солнечное освещение [ править ]

В некоторых частях Китая и Индии есть осветительные опоры с комбинациями солнечных панелей и ветряных турбин наверху. Это позволяет более эффективно использовать пространство, уже используемое для освещения, с двумя дополнительными блоками производства энергии. В большинстве распространенных моделей используются ветровые турбины с горизонтальной осью, но теперь появляются модели с ветряными турбинами с вертикальной осью, использующими геликоидальную форму, скрученную систему Савониуса .

Солнечные батареи на турбинах [ править ]

Солнечные панели на уже существующих ветряных турбинах были протестированы, но производили ослепляющие лучи света, которые представляли угрозу для самолетов . Решением было производство тонированных солнечных панелей, которые не отражают столько света. Другой предложенный дизайн заключался в использовании ветряной турбины с вертикальной осью, покрытой солнечными элементами, способными поглощать солнечный свет под любым углом. [51]

См. Также [ править ]

  • Гибридная мощность
  • Гибридная система возобновляемых источников энергии
  • Солнечная гибридная энергосистема
  • Автономная система питания

Ссылки [ править ]

  1. ^ a b c Papaefthymiou, Stefanos V .; Караману, Элени Г .; Papathanassiou, Stavros A .; Пападопулос, Майкл П. (2010). «Ветро-гидроаккумулирующая станция, ведущая к высокому проникновению ВИЭ в автономной островной системе Икария». IEEE Transactions on Sustainable Energy . IEEE . 1 (3): 163. Bibcode : 2010ITSE .... 1..163P . DOI : 10.1109 / TSTE.2010.2059053 .
  2. ^ Гарсия-Гонсалес, Хавьер; де ла Муэла, Росио Морага Руис; Сантос, Лус Матрес; Гонсалес, Алисия Матео (22 апреля 2008 г.). «Совместная стохастическая оптимизация ветроэнергетических и гидроаккумулирующих агрегатов на рынке электроэнергии». IEEE Transactions on Power Systems . IEEE . 23 (2): 460. Bibcode : 2008ITPSy..23..460G . DOI : 10.1109 / TPWRS.2008.919430 .
  3. ↑ Bonnier Corporation (апрель 1983 г.). Популярная наука . Bonnier Corporation. С. 85, 86. ISSN 0161-7370 . Проверено 17 апреля 2011 года . 
  4. ^ Эрих Хау (2006). Ветровые турбины: основы, технологии, применение, экономика . Birkhäuser. стр. 568, 569. ISBN 978-3-540-24240-6. Проверено 17 апреля 2011 года .
  5. ^ «Технико-экономическое обоснование гидроаккумулятора для гибридной ветро-дизельной энергосистемы Рамея» (PDF) . Мемориальный университет Ньюфаундленда . Проверено 17 апреля 2011 года .
  6. ^ «Заключительный отчет: проект технико-экономического обоснования ветроэнергетических хранилищ племени нижних брюле-сиу» (PDF) . Министерство энергетики США . Проверено 17 апреля 2011 года .
  7. ^ "Эль Йерро, остров на ветру" . Хранитель . 19 апреля 2011 . Проверено 25 апреля 2011 года .
  8. ^ "План для зеленого" . Thenational.ae . Проверено 29 октября 2018 года .
  9. ^ "Независимая оценка ветровой и насосной гидросистемы Эль-Йерро" . Euanmearns.com . 23 февраля 2017 . Проверено 29 октября 2018 года .
  10. ^ «100% возобновляемые источники энергии требуют избыточных мощностей: переключить электроснабжение с ядерной на ветровую и солнечную энергию не так-то просто» . ScienceDaily . Проверено 15 сентября 2017 года .
  11. ^ " " WHL Energy Limited (WHL) "- публичная австралийская компания, занимающаяся разработкой и коммерциализацией энергетических активов, включая энергию ветра, солнечную энергию, биомассу и чистое ископаемое топливо" . Whlenergy.com . Проверено 4 июля 2010 года .
  12. ^ «Обновленная презентация компании» (PDF) . 2011 . Проверено 23 января 2020 года .
  13. ^ "Решение для ветро-водородно-дизельной энергии удаленных сообществ" Обновить ND. Проверено 30 октября 2007 года.
  14. ^ "Деревня Ветроводорода Острова Принца Эдуарда" Обновить ND. Проверено 30 октября 2007 года.
  15. ↑ «Первая датская водородная энергетическая установка работает». Архивировано 26 сентября 2007 г. в Wayback Machine Renew ND. Проверено 30 октября 2007 года.
  16. ^ «В Северной Дакоте есть первая в стране установка по производству водорода из ветра» Renew ND. Проверено 27 октября 2007 года.
  17. ^ "Чистая энергия Патагонии от ветра и водорода" Renew ND. Проверено 30 октября 2007 г.
  18. ^ "Предложения по проекту возобновляемой энергии Ладимур" Обновить ND. Проверено 2 ноября 2007 г. Архивировано 18 июля 2011 г. на Wayback Machine.
  19. ^ "RES2H2 - Интеграция возобновляемых источников энергии с водородным вектором" Renew ND. Проверено 30 октября 2007 года.
  20. ^ «Содействие обновлению проекта Unst Renewable Energy (PURE)» Renew ND. Проверено 30 октября 2007 года.
  21. ^ "Hydro продолжает проект Utsira" [ постоянная мертвая ссылка ] Обновить ND. Проверено 30 октября 2007 года.
  22. ^ a b c Уэльс, Аляска, ветро-дизельная гибридная энергетическая система с высокой проникающей способностью, Национальная лаборатория возобновляемых источников энергии
  23. ^ «Архивная копия» (PDF) . Архивировано из оригинального (PDF) 11 сентября 2007 года . Проверено 17 июня 2011 года . CS1 maint: заархивированная копия как заголовок ( ссылка )
  24. ^ The Ross Island Wind Energy - Stage 1 Project Meridian Официальный сайт
  25. ^ "ветер-австралия-ва" . Industcards.com . Проверено 29 октября 2018 года .
  26. ^ «ABB Group - Ведущие цифровые технологии для промышленности» . Pcorp.com.au . Проверено 29 октября 2018 года .
  27. ^ "Коммерциализация возобновляемых источников энергии в Австралии - Ветровые проекты - Передовая ветро-дизельная энергетическая система с высокой степенью проникновения" . Greenhouse.gov.au . Архивировано из оригинала 4 июля 2008 года . Проверено 29 октября 2018 года .
  28. ^ «ФРС: Правительство объявляет о выделении 5 млн долларов на ветряную электростанцию ​​- Статья из AAP General News (Австралия) - Исследование HighBeam» . Highbeam.com . Проверено 29 октября 2018 года .[ мертвая ссылка ]
  29. ^ "KIREIP - Проект интеграции возобновляемых источников энергии острова Кинг" . Kingislandrenewableenergy.com.au . Проверено 29 октября 2018 года .
  30. ^ "Добро пожаловать" . Worldofenergy.com.au . Архивировано из оригинала на 31 января 2010 года . Проверено 29 октября 2018 года .
  31. ^ "Без названия" (PDF) . Ieawind.org . Архивировано из оригинального (PDF) 30 июля 2016 года . Проверено 29 октября 2018 года .
  32. ^ «Изолированные системы с ветроэнергетикой. Руководство по реализации» (PDF) . Risoe.dk . Архивировано из оригинального (PDF) 9 июня 2007 года . Проверено 29 октября 2018 года .
  33. ^ "Бесплатная загрузка электронных книг" . Galapagoswind.org . Проверено 29 октября 2018 года .
  34. ^ Klunne, Wim Jonker. "wind4africa - Выражение интереса: применение энергии ветра в Эритрее" . Wind4africa.net . Проверено 29 октября 2018 года .
  35. ^ "Новая ветро-дизельная система IngentaConnect на Осмуссааре" . Ingentaconnect.com . Проверено 29 октября 2018 года .
  36. ^ «Документ без названия» . Windgenie.com . Проверено 29 октября 2018 года .[ постоянная мертвая ссылка ]
  37. ^ «Инициатива чистого воздуха: Азия» . Cleanairnet.org . Архивировано из оригинального 26 июня 2010 года . Проверено 29 октября 2018 года .
  38. ^ «Powercorp Аляска: Новости и события» . Pcorpalaska.com . Архивировано из оригинального 27 августа 2008 года . Проверено 29 октября 2018 года .
  39. ^ "Архивная копия" . Архивировано из оригинала 18 июля 2011 года . Проверено 17 июня 2011 года .CS1 maint: заархивированная копия как заголовок ( ссылка )
  40. ^ "Архивная копия" . Архивировано из оригинала на 5 июня 2011 года . Проверено 17 июня 2011 года .CS1 maint: заархивированная копия как заголовок ( ссылка )
  41. ^ a b c d "Электроэнергетический кооператив Аляски" . Avec.org . Проверено 29 октября 2018 года .
  42. ^ «EnergyStorm - Энергетические цитаты» . Energystorm.us . Архивировано из оригинала 3 марта 2016 года . Проверено 29 октября 2018 года .
  43. ^ «Архивная копия» (PDF) . Архивировано из оригинального (PDF) 24 июня 2011 года . Проверено 17 июня 2011 года . CS1 maint: заархивированная копия как заголовок ( ссылка )
  44. ^ "База данных: Солнечные и ветровые системы в горнодобывающей промышленности ..." Th-Energy.net . Дата обращения 12 мая 2015 .
  45. ↑ Madrigal, Alexis (9 марта 2010 г.). «Бутилированный ветер может быть постоянным, как уголь» . Проводной . Проверено 15 июля 2011 года .
  46. ^ Сио-Ионг Ао; Лен Гельман (29 июня 2011 г.). Электротехника и прикладные вычисления . Springer. п. 41. ISBN 978-94-007-1191-4. Проверено 15 июля 2011 года .
  47. ^ «Обзор хранения энергии сжатого воздуха» (PDF) . Государственный университет Бойсе . п. 2 . Проверено 15 июля 2011 года .
  48. ^ «Часто задаваемые вопросы» . Проект по хранению энергии в Айове . Проверено 15 июля 2011 года .
  49. ^ Джосси, Frank (11 марта 2019). «Сопряжение ветро-солнечной энергии сокращает затраты на оборудование, одновременно увеличивая производительность» . Мир возобновляемых источников энергии . Сеть новостей энергетики. Архивировано 18 декабря 2019 года.
  50. ^ Hughlett, Майк (23 сентября 2019). «Гибридный ветро-солнечный проект в Миннесоте может стать новым рубежом для возобновляемой энергии» . Звездная трибуна . Архивировано 10 октября 2019 года.
  51. Перейти ↑ Jha, AR (2011). Технология ветряных турбин . CRC Press. ISBN 9781439815069.

Внешние ссылки [ править ]

  • HAMILTON SPECTATOR - интеграция технологии топливных элементов в структуру ветряной турбины, которая может производить криосжатый водород и кислород, которые хранятся на месте и используются для выработки электроэнергии в отсутствие ветра.
  • Международная ассоциация водородной энергетики
  • Европейская водородная ассоциация
  • RES2H2
  • NREL Ветровой водород
  • Энергетическая платформа "Возобновляемые источники энергии и добыча"