Эта статья требует дополнительных ссылок для проверки . ( октябрь 2018 г. ) ( Узнайте, как и когда удалить этот шаблон сообщения ) |
Гибридные ветроэнергетические системы объединяют ветровые турбины с другими источниками накопления 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 никакая 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 только за счет ветра. Энергия в накопленном водороде может быть преобразована в электрическую энергию с помощью топливных элементов или двигателя внутреннего сгорания, соединенного с электрическим генератором .
Успешное хранение водорода связано с множеством проблем, которые необходимо преодолеть, такими как охрупчивание 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:
Сообщество | Страна | Ветер МВт |
---|---|---|
Рамеа, Ньюфаундленд и Лабрадор [13] | Ньюфаундленд, Канада | 0,3 |
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 проект | Шотландия | |
RES2H2 [19] | Греция | 0,50 |
Unst [20] | Шотландия | 0,03 |
Утсира [21] | Норвегия | 0,60 |
Ветро-дизельная система [ править ]
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 спросом, например, тепловой нагрузкой (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 гибриды ветро-дизельное топливо [ править ]
Ниже приводится неполный список изолированных сообществ, использующих коммерческие гибридные ветро-дизельные системы, значительная часть энергии которых вырабатывается за счет ветра.
Сообщество | Страна | Дизель (в МВт) | Ветер (в МВт) | численность населения | Дата ввода в эксплуатацию | Проникновение ветра (пик) | Примечания |
---|---|---|---|---|---|---|---|
Станция Моусон [23] | Антарктида | 0,48 | 0,60 | 2003 г. | > 90% | ||
Остров Росс [24] | Антарктида | 3 | 1 | 2009 г. | 65% | ||
Бремер-Бэй [25] | Австралия | 1,28 | 0,60 | 240 | 2005 г. | > 90% | |
Кокосовые острова [26] | Австралия | 1,28 | 0,08 | 628 | |||
Коралловый залив | Австралия | 2,24 | 0,60 | 2007 г. | 93% | ||
Денхэм [27] | Австралия | 2,61 | 1.02 | 600 | 1998 г. | > 70% | |
Эсперанс [28] | Австралия | 14.0 | 5,85 | 2003 г. | |||
Hopetoun | Австралия | 1,37 | 0,60 | 350 | 2004 г. | > 90% | |
King Island | Австралия | 6.00 | 2,50 | 2000 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] | Австралия | 0,64 | 0,60 | 2005 г. | |||
Остров Четверг, Квинсленд | Австралия | 0,45 | ? | ||||
Рамя [31] | Канада | 2,78 | 0,40 | 600 | 2003 г. | Преобразование в ветряной водород | |
Сал | Кабо-Верде | 2,82 | 0,60 | 2001 г. | 14% | ||
Минделу | Кабо-Верде | 11.20 | 0,90 | 14% | |||
Альто Багуалес | Чили | 16,9 | 2,00 | 18 703 | 2002 г. | 20% | 4,6 МВт гидро |
Остров Дачен [32] | Китай | 1,30 | 0,15 | 15% | |||
Сан-Кристобаль, Галапагосские острова [33] | Эквадор | 2,4 | 2007 г. | Расширение для покрытия 100% потребностей острова в энергии к 2015 году | |||
Берасоли [34] | Эритрея | 0,08 | 0,03 | Под тендером | |||
Рахайта | Эритрея | 0,08 | 0,03 | Под тендером | |||
Heleb | Эритрея | 0,08 | 0,03 | Под тендером | |||
Осмуссаар [35] | Эстония | ? | 0,03 | 2002 г. | |||
Китнос | Греция | 2,77 | 0,31 | ||||
Лемнос | Греция | 10,40 | 1.14 | ||||
La Désirade | Гваделупа | 0,88 | 0,14 | 40% | |||
Остров Сагар [36] | Индия | 0,28 | 0,50 | ||||
Марсабит | Кения | 0,30 | 0,15 | 46% | |||
Frøya | Норвегия | 0,05 | 0,06 | 100% | |||
Батанес [37] | Филиппины | 1,25 | 0,18 | 2004 г. | |||
Остров Флорес [38] | Португалия | 0,60 | 60% | ||||
Остров Грасиоза | Португалия | 3,56 | 0,80 | 60% | |||
Мыс Ясный | Ирландия | 0,07 | 0,06 | 100 | 1987 г. | 70% | |
Чукотка | Россия | 0,5 | 2,5 | ||||
Фуэртевентура | Испания | 0,15 | 0,23 | ||||
Остров Святой Елены [39] [40] | Великобритания | 0,48 | 1999–2009 | 30% | |||
Фула | Великобритания | 0,05 | 0,06 | 31 год | 70% | ||
Остров Ратлин | Великобритания | 0,26 | 0,99 | 100% | |||
Токсук-Бэй, Аляска [41] | Соединенные Штаты | 1,10 | 0,30 | 500 | 2006 г. | ||
Касиглюк, Аляска [41] | Соединенные Штаты | 1,10 | 0,30 | 500 | 2006 г. | ||
Уэльс, Аляска [42] | Соединенные Штаты | 0,40 | 160 | 2002 г. | 100% | ||
Сент-Пол, Аляска [43] | Соединенные Штаты | 0,30 | 0,68 | 100% | |||
Коцебу, Аляска | Соединенные Штаты | 11.00 | 1999 г. | 35% | |||
Савунга, Аляска [41] | Соединенные Штаты | 0,20 | 2008 г. | ||||
Тин-Сити, Аляска | Соединенные Штаты | 0,23 | 2008 г. | ||||
Ном, Аляска | Соединенные Штаты | 0,90 | 2008 г. | ||||
Хупер-Бэй, Аляска [41] | Соединенные Штаты | 0,30 | 2008 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 накопители 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, действуют в Макинтоше, Алабаме , Германии и Японии. [46] К недостаткам системы относятся некоторые потери энергии в процессе CAES; Кроме того, необходимость в дополнительном использовании ископаемых видов топлива, таких 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 ]
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] .
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 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 ]
- ^ 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 .
- ^ 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 .
- ↑ Bonnier Corporation (апрель 1983 г.). Популярная наука . Bonnier Corporation. С. 85, 86. ISSN 0161-7370 . Проверено 17 апреля 2011 года .
- ^ Эрих Хау (2006). Ветровые турбины: основы, технологии, применение, экономика . Birkhäuser. стр. 568, 569. ISBN 978-3-540-24240-6. Проверено 17 апреля 2011 года .
- ^ «Технико-экономическое обоснование гидроаккумулятора для гибридной ветро-дизельной энергосистемы Рамея» (PDF) . Мемориальный университет Ньюфаундленда . Проверено 17 апреля 2011 года .
- ^ «Заключительный отчет: проект технико-экономического обоснования ветроэнергетических хранилищ племени нижних брюле-сиу» (PDF) . Министерство энергетики США . Проверено 17 апреля 2011 года .
- ^ "Эль Йерро, остров на ветру" . Хранитель . 19 апреля 2011 . Проверено 25 апреля 2011 года .
- ^ "План для зеленого" . Thenational.ae . Проверено 29 октября 2018 года .
- ^ "Независимая оценка ветровой и насосной гидросистемы Эль-Йерро" . Euanmearns.com . 23 февраля 2017 . Проверено 29 октября 2018 года .
- ^ «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 .
- ^ " " WHL Energy Limited (WHL) "- публичная австралийская компания, деятельность которой направлена на разработку и коммерциализацию энергетических активов, включая энергию ветра, солнечную энергию, биомассу и чистые ископаемые виды топлива" . Whlenergy.com . Проверено 4 июля 2010 года .
- ^ «Обновленная презентация компании» (PDF) . 2011 . Проверено 23 января 2020 года .
- ^ "Решение для ветро-водородно-дизельной энергии удаленных сообществ" Обновить ND. Проверено 30 октября 2007 года.
- ^ "Деревня Ветроводорода Острова Принца Эдуарда" Обновить ND. Проверено 30 октября 2007 года.
- ↑ «Первая датская водородная энергетическая установка работает». Архивировано 26 сентября 2007 г. в Wayback Machine Renew ND. Проверено 30 октября 2007 года.
- ^ «В Северной Дакоте есть первая в стране установка по производству водорода из ветра» Renew ND. Проверено 27 октября 2007 года.
- ^ "Чистая энергия Патагонии от ветра и водорода" Renew ND. Проверено 30 октября 2007 г.
- ^ "Предложения по проекту возобновляемой энергии Ледимур" Обновить ND. Проверено 2 ноября 2007 г. Архивировано 18 июля 2011 г. на Wayback Machine.
- ^ "RES2H2 - Интеграция возобновляемых источников энергии с водородным вектором" Renew ND. Проверено 30 октября 2007 года.
- ^ "Содействие обновлению проекта Unst Renewable Energy (PURE)" Renew ND. Проверено 30 октября 2007 года.
- ^ «Hydro продолжает проект Utsira» [ постоянная мертвая ссылка ] Обновить ND. Проверено 30 октября 2007 года.
- ^ a b c Уэльс, Аляска, ветро-дизельная гибридная энергосистема с высокой проникающей способностью, Национальная лаборатория возобновляемых источников энергии
- ^ «Архивная копия» (PDF) . Архивировано из оригинального (PDF) 11 сентября 2007 года . Проверено 17 июня 2011 года . CS1 maint: заархивированная копия как заголовок ( ссылка )
- ^ The Ross Island Wind Energy - Stage 1 Project Meridian Официальный сайт
- ^ "ветер-австралия-ва" . Industcards.com . Проверено 29 октября 2018 года .
- ^ «ABB Group - Ведущие цифровые технологии для промышленности» . Pcorp.com.au . Проверено 29 октября 2018 года .
- ^ «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 .
- ^ «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 ]
- ^ "KIREIP - Проект интеграции возобновляемых источников энергии острова Кинг" . Kingislandrenewableenergy.com.au . Проверено 29 октября 2018 года .
- ^ "Добро пожаловать" . Worldofenergy.com.au . Архивировано из оригинала на 31 января 2010 года . Проверено 29 октября 2018 года .
- ^ "Без названия" (PDF) . Ieawind.org . Архивировано из оригинального (PDF) 30 июля 2016 года . Проверено 29 октября 2018 года .
- ^ «Изолированные системы с ветроэнергетикой. Руководство по реализации» (PDF) . Risoe.dk . Архивировано из оригинального (PDF) 9 июня 2007 года . Проверено 29 октября 2018 года .
- ^ "Бесплатная загрузка электронных книг" . Galapagoswind.org . Проверено 29 октября 2018 года .
- ^ Klunne, Wim Jonker. "wind4africa - Выражение интереса: применение энергии ветра в Эритрее" . Wind4africa.net . Проверено 29 октября 2018 года .
- ^ "Новая ветро-дизельная система IngentaConnect на Осмуссааре" . Ingentaconnect.com . Проверено 29 октября 2018 года .
- ^ «Документ без названия» . Windgenie.com . Проверено 29 октября 2018 года .[ постоянная мертвая ссылка ]
- ^ «Инициатива чистого воздуха: Азия» . Cleanairnet.org . Архивировано из оригинального 26 июня 2010 года . Проверено 29 октября 2018 года .
- ^ «Powercorp Аляска: Новости и события» . Pcorpalaska.com . Архивировано из оригинального 27 августа 2008 года . Проверено 29 октября 2018 года .
- ^ "Архивная копия" . Архивировано из оригинала 18 июля 2011 года . Проверено 17 июня 2011 года .CS1 maint: заархивированная копия как заголовок ( ссылка )
- ^ "Архивная копия" . Архивировано из оригинала на 5 июня 2011 года . Проверено 17 июня 2011 года .CS1 maint: заархивированная копия как заголовок ( ссылка )
- ^ a b c d "Электроэнергетический кооператив Аляски" . Avec.org . Проверено 29 октября 2018 года .
- ^ "EnergyStorm - Энергетические цитаты" . Energystorm.us . Архивировано из оригинала 3 марта 2016 года . Проверено 29 октября 2018 года .
- ^ «Архивная копия» (PDF) . Архивировано из оригинального (PDF) 24 июня 2011 года . Проверено 17 июня 2011 года . CS1 maint: заархивированная копия как заголовок ( ссылка )
- ^ "База данных: Солнечные и ветровые системы в горнодобывающей промышленности ..." Th-Energy.net . Дата обращения 12 мая 2015 .
- ↑ Madrigal, Alexis (9 марта 2010 г.). «Бутилированный ветер может быть постоянным, как уголь» . Проводной . Проверено 15 июля 2011 года .
- ^ 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 .
- ^ «Обзор хранения энергии сжатого воздуха» (PDF) . Государственный университет Бойсе . п. 2 . Проверено 15 июля 2011 года .
- ^ «Часто задаваемые вопросы» . Проект по хранению энергии в Айове . Проверено 15 июля 2011 года .
- ^ 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.
- ^ Хьюлетт, Майк (23 сентября 2019 г.). «Гибридный ветро-солнечный проект в Миннесоте может стать новым рубежом для возобновляемой энергии» . Звездная трибуна . Архивировано 10 октября 2019 года.
- 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"