Eine Studie von Forschern des Instituts für Energietechnologie in Norwegen hat die technisch-ökonomische Machbarkeit der Hybridisierung eines hypothetischen Kaskaden-Wasserkraftsystems mit schwimmender Photovoltaik (FPV) und bodenmontierter Photovoltaik (GPV) unter Marktbedingungen in Afrika südlich der Sahara analysiert. Bei dieser Art von Hybridsystem ist ein vorgelagerter Behälter mit einem nachgeschalteten Behälter verbunden, und die FPVs können an jedem Behälter installiert werden.
„Diese Studie zielt darauf ab, aufzuzeigen, wie sich der Betrieb bei rund um die Uhr tarifbasierten und variierenden Energiepreisen mit und ohne Lastzusagen auf die optimale Dimensionierung des netzgekoppelten Hybridsystems im Versorgungsmaßstab auswirkt“, sagten die Wissenschaftler und verwiesen auf die Hybridisierung des Versorgungsunternehmens Großflächige Photovoltaik mit Wasserkraft kann „eine praktikable Möglichkeit sein, die saisonalen Schwankungen bei der Erzeugung erneuerbarer Energien zu verringern“.
Die Studie ergab, dass die jährlichen Erzeugergewinne für ein hybridisiertes Wasserkraftsystem im Vergleich zu einem reinen Wasserkraftsystem um 18–21 % bzw. 0–4 % für ein Drei-Tarif-Stromabnahmeabkommen (PPA) bzw. ein Spotmarktsystem stiegen Marktbedingungen in Subsahara-Afrika. Es wurde außerdem festgestellt, dass die Hybridisierung mit einachsigen Tracking-GPVs aufgrund der geringeren Investitionskosten und der höheren Energieausbeute des GPV eine „technisch-ökonomisch praktikablere Option im Vergleich zum FPV-System“ sein kann.
„Darüber hinaus wird geschätzt, dass die Investitionskosten von FPV etwa 42–57 % niedriger sein sollten als die von bodenmontierten PV-Anlagen (GPV) mit einachsiger Nachführung, damit das Wasserkraft-FPV-System den gleichen jährlichen Erzeugergewinn wie die Wasserkraft erzielen kann.“ -GPV-System“, erklärten die Forscher.
Sie stützten die technisch-ökonomischen Annahmen sowohl für das FPV- als auch das GPV-System auf Schätzungen aus dem Kostenbenchmarking des National Renewable Energy Laboratory des US-Energieministeriums für PV-Systeme, wobei Kapital- und Fixbetriebskosten im Zusammenhang mit dem etablierten Wasserkraftsystem als versunkene Kosten betrachtet wurden. Für die Eingaben zu den Strommarktbedingungen verwendete das Papier historische Spotpreismarktdaten des Southern African Power Pool (SAPP) von 2014 bis 2021.
Die Fallstudie geht außerdem von einem Anschluss des Hybridsystems an das nationale Stromnetz mit einer maximalen Leistung von 126 MW aus. Darüber hinaus schlägt das Papier ein „lineares Programmiermodell für die optimale Dimensionierung/Planung eines hybriden Hydro-FPV-Systems“ vor.
Während eines Trockenwetterjahres kann die Hybridisierung von Wasserkraftwerken mit FPVs die verringerte Wasserkraftproduktion ausgleichen, was zu einer Steigerung der jährlichen Gewinne der Erzeuger um 4 % führt. In Jahren mit nassem Wetter wurde jedoch beobachtet, dass die Hybridisierung des Wasserkraftwerks mit FPV wirtschaftlich nicht machbar ist, während in mittleren Jahren aufgrund von Netzkapazitätsgrenzen nur eine vernachlässigbare Steigerung der jährlichen Erzeugergewinne (weniger als 0.1 %) erzielt werden kann über das Potenzial des FPV, während der Spitzenpreiszeiten am Spotmarkt teilzunehmen. „Darüber hinaus wird beobachtet, dass das Hydro-GPV-System in allen analysierten Szenarien höhere jährliche Erzeugergewinne generiert als das Hydro-FPV-System (ca. 13–18 %),“ heißt es in dem Papier.
Die Ergebnisse sind im Bericht „Techno-ökonomische Machbarkeit hybrider Hydro-FPV-Systeme in Subsahara-Afrika unter verschiedenen Marktbedingungen“ verfügbar, veröffentlicht in Erneuerbare Energien.
„Die Ergebnisse verdeutlichen die Auswirkungen verschiedener Marktsysteme und unterschiedlicher Wetterjahre auf die Dimensionierung und den Betrieb des Hybridsystems. „In der Langzeitmodellierung könnte die Robustheit der Ergebnisse jedoch verbessert werden, indem stochastische Optimierungsmethoden in die technisch-ökonomische Analyse der Hybrid-FPV-Systeme einbezogen werden“, so das Fazit der Forscher.
Quelle aus pv Magazin
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