Какво е хибридна система?

Хибридната система за възобновяема енергия  е система, в която  два или повече доставчика на  енергия от различни възобновяеми източници (слънчево-термална;слънчево-фотоволтаична, вятър биомаса, водна енергия и т.н.) са интегрирани, за да доставят електричество или топлина, или и двете заедно  за едно и  също търсене.

Принцип

Поради факта, че доставката  на енергия на различните възобновяеми източници може да бъде прекъсната, но с различна структура  на прекъсване, винаги е възможно да се достигне по-добър метод  за доставка, като се интегрират два или повече източника, като понякога се включва и форма за складиране на енергия. По този начин енергийната доставка може да бъде направена с по-малко прекъсвания и по-стабилна.

Система с два енергийни  източника се нарича бивалентна. Система с много източници се нарича мултивалентна.

Някои  хибридни системи включват  един възобновяем източник и един  конвенционален източник (например ел. мрежата), който да служи като поддържащ (резервен) източник.

Пропорцията на използваната възобновима енергия  в хибридни системи е по-висока,  когато различни форми за производство на енергия се комбинират в една хибридна система, например комбинирането на   фотоволтаична система  с вятърен генератор (най-често използваният хибрид).

Повече за технологията на хибридните системи

Основни аспекти по отношение на  различните енергийни източници

Определяне на размера на хибридна система

Преди да се построи система с няколко непостоянни  енергийни източника  и разнообразна консумация, трябва да се направи  упътване за избиране на размерите за индивидуалните части, като се симулира функциониране на системата при местни условия, включващи метереологични условия, изолация, доставка на биомаса, вятър и т. н. По принцип  ключа при такава  система е да се  използва максимум пропорция на възобновима енергия, но други фактори в това число  финансовата инвестиция, социални аспекти, местна инфраструктура, стабилност  също трябва да се разгледат.

Постигането на пълно разчитане  на енергийните системи, като се използва изключително възобновяема енергия изисква огромни усилия, така че трябва да се поставят по скромни цели, като се включи и  източник на конвенционална енергия като подръжна (резервна) система. Соларните  термални   системи  за гореща вода са винаги подкрепяни от допълнително конвенционално отопление. В  тези биваленти системи соларната система е по принцип по- скъпа на единица  за началната енергия за стартиране (капитален разход),  отколкото конвенционалният елемент и така често се проектира, за да посреща  средно натоварване, но не и най-високото (пиковото). Така че, ако се използва конвенционална енергия  за най-студените зимни дни, се намаля цялата инвестиция.

Комбинирането на слънчеви фотоволтаични системи с  батерии  може да гарантира висока благонадеждност на доставката, но с климата и слънцегреенето в  централна Европа би имало нужда от голям капацитет за съхранение  и тази стратегия излиза скъпо. По-евтино е да се снабдят пиковите нужди, нужди през облачно време или с допълнителен генератор, работещ с гориво биогаз, или  вятър или дори с  дизелов генератор. Това обаче занижява пропорцията на използваната  възобновяема енергия.

Ниво на развитие на технологията

Някои аспекти от хибридните системи все още се изследват. Има редица изследователски програми, които  следят за  интеграцията на  различните енергийни ресурси  и доставката на енергия на консуматорите.

Други групи гледат калкулациите за симулиране  на комплексни системи. Симулацията на доставка на електричество  е трудна с елементи, които се описват трудно математически като например батерийният запас.

Някои хибридни системи за отопление комбинират  различни и иновативни  технологии, например  активно и пасивно соларно отопление, съхранение на топлина и други компоненти. Трудността да се характеризира поведението на такива комплицирани системи за възобновими енергии  поставя начало на съвсем  трудно предизвикателство за планиращият инженер. Различни видове енергийни системи за доставяне на електричество са били демонстрирани в редица пилотни  демонстративни проекти, завършени през  последните години  в различни региони в Европа  и няколко системи за демонстрация осигуряват електричество  за изолирани сгради, които не са свързани със  мрежата.

Малки (самостоятелни или далече от мрежата) хибридни системи

Хибридни системи, които са далече от мрежата, могат да включват енергийно складиране в батерии,  за да увеличат продължителността на енергийната автономия.

Ако някои от натоварванията свързани с  хибридна фотоволтаична–вятърна система  изискват постоянна  доставка на електричество, резервно гориво-  дизелов генератор може да бъде свързано със  системата, за да се осигури електрическа енергия за пиковете часове,  които не могат да бъдат покрити от хибридната система  на комбинираните енергийни източници-вятър със слънчева енергия.

Изисквания на потребитела

По принцип повечето хибридни системи са проектирани  да осигуряват електричество  за уреди за осветление, радио,Тв, домашни уреди, подводни водни помпи.

Това е типично за изолирани региони  за селски домакинства, както и за някои публични сгради  като училища, църкви, сгради  на културата. И т.н.

За  едно средно селско домакинство  е необходимо да се осигурят следните услуги:външно и вътрешно осветление (5,6 точки  по 5 часа на ден) и радио /телевизия ( 4 часа на ден)

Въз основа на тези   натоварвания  системата трябва да доставя  и двете – прав ток 12/24/48 V d.c.) и променлив ток(220 вата).

Минимално ниво на мощност трябва да бъде осигурено,за да  даде  възможност на системата да функционира   и при   неблагоприятни периоди (през нощта, през облачни или дни без вятър). Електрическа енергия за тези периоди  се осигурява от батерии за съхранение на енергия (тяхната автономност и капацитет се определят в зависимост от конкретният случай).

За горепосочените  изисквания, върховото ниво на мощност на фото волтаичен електричен генератор може обикновено да  варира  от 500  до 1000 вата.

Картината показва  малка хибридна система за доставка на енергия на селска ферма  в изолирана местност (Румъния-село Сурдусел, Трансилвански регион; мощност фотоволтаизъм/ вятър-3,424 киловата; дневна консумация около  3 киловата.

Изисквания за малки хибридни системи

Хибридна   слънчево- вятърна система за доставка на енергия   трябва да отговаря на следните изисквания:

• Електричните входни параметри трябва да са съпоставими с електричните изходни параметри, особено ако се вземе напредвид:
• разлика в изходните параметри на слънчевите колектори и вятърните генератори, поради разлика в интензитета на слънцегреенето или вятърната скорост
• Намалена променливост при  електричните параметри натоварване-разтоварване на батерийните акумулатори, този метод трябва да се контролира чрез контрол на заряда
• Съпоставимост при различните методи за опериране на натоварването чрез свързване на правилни повърхности (както за прав така и за променлив ток)

Основни компоненти на малка хибридна енергийна система

Една малка хибридна енергийна система може да съдържа следните елементи:

Слънчев Фотоволтаичен генератор съдържащ редица свързани помежду си слънчеви модули (в зависимост от необходимият волтаж), в това число елементи за протекция (диодна защита) и свързващи елементи. Този елемент доставя част от доставката на електрическа енергия чрез преобразуване на слънчева енергия.

Вятърен генератор, осигуряващ част от необходимата електрическа енергия чрез преобразуване на механичната енергия от вятъра.

Система за складиране на енергия (акумулаторна батерия). Обикновено се използват Pb батерии, но също така и Ni-Cd, Ni- Fe, в приложения в областта на възобновяеми енергийни източници. Обърнете внимание, че Ni-Cd батерии ще бъдат изкарани от употреба чрез директивата на Ес за опасни субстанции.

Система за нагласяне на енергия. Това може да бъде конвертер за прав ток и/или инвертер (за променлив ток).

Решения, базирани на хибридни системи