Возобновляемые источники энергии становятся все более популярными для стран, которые хотят их охватить и включить в национальную энергосистему. Это также все чаще становится выбором для небольших сообществ и отдельных лиц. Возможность генерировать собственную электроэнергию и жить без зависимости от общественной электросети является жизнеспособным выбором для многих.
Гибридные энергосистемы может интегрировать и улавливать различные формы природной энергии, включая солнечную, ветровую и водную, а также подключаться к автономным генераторам и общественной электросети. В этой статье объясняется, как работают эти системы и какие варианты доступны.
Содержание
Рост рынка гибридных энергосистем
Введение в гибридные энергосистемы
Компоненты гибридной энергосистемы
Как выбрать правильный размер гибридной энергосистемы
Заключение
Рост рынка гибридных энергосистем
Гибридные энергосистемы становятся все более популярными во всем мире для домов, которые видят гибкость и экономию средств в использовании возобновляемых источников энергии, чтобы свести к минимуму зависимость от все более дорогой общественной сети.
Во многих странах существует государственная поддержка и налоговые льготы для домов, использующих системы возобновляемой энергии, а некоторые страны будут выкупать излишки электроэнергии у пользователей, если таковые имеются.
Мировой рынок гибридных энергосистем был 2 млрд долларов США в 2022 году, и, по прогнозам, будет расти очень положительно Совокупный годовой темп роста 10.4% (CAGR), Из от 2.4 млрд долларов США в 2023 году до примерно 4 млрд долларов США к 2028 году.. Европейский и Азиатско-Тихоокеанский регионы демонстрируют самый высокий рост, как показано в выше диаграммы.
Введение в гибридные энергосистемы
Энергия может быть получена из многих природных источников, и существуют технологии, позволяющие улавливать и интегрировать эту энергию на национальном уровне. Однако все эти технологии теперь доступны в небольших масштабах, и их можно использовать на фермах, в небольших сообществах и даже в отдельных домах.
Большинство людей знакомы с солнечными панелями в домах, которые помогают генерировать электроэнергию для дома. Те, кто живет на фермах, также могут быть знакомы с использованием ветряных турбин для получения энергии. А некоторые могут использовать близлежащие источники проточной воды для выработки электроэнергии. Все это хорошо зарекомендовавшие себя способы использования природных источников энергии для дополнения или полного удовлетворения потребностей дома в электроэнергии.
Дома, которые используют электроэнергию только из общественной сети, называются «подключенными к сети» или «подключенными к сети», тогда как дома, которые сами генерируют всю необходимую электроэнергию и не используют общественную сеть, называются «автономными». . Люди, живущие в изолированных районах, часто живут полностью автономно, по необходимости или по собственному выбору.
Гибридные энергосистемы, такие как показанная выше система мощностью 5–10 кВт, могут интегрировать электроэнергию, вырабатываемую из нескольких природных источников. При необходимости их можно комбинировать с другими источниками энергии, такими как общественная сеть и автономные топливные генераторы. Системы могут переключаться между различными режимами сети в зависимости от доступных источников питания.
Гибридные энергетические системы могут использовать одно или несколько средств для улавливания энергии, причем варианты обычно представляют собой солнечные фотоэлектрические (PV) панели и небольшие ветряные турбины, но могут также включать мини-гидротурбины.
Для каждого источника энергия улавливается либо в виде постоянного тока (DC), либо в виде переменного тока (AC). Он регулируется и хранится в виде постоянного тока в группе или массиве батарей. Этот постоянный ток затем подается в дом в виде постоянного тока или путем преобразования в переменный ток с помощью инвертора, из которого он затем может использоваться бытовыми приборами по мере необходимости.
Компоненты гибридной энергосистемы
Наиболее коммерчески доступный гибридные энергетические системы включают в себя солнечные и ветровые решения. Они обычно не включают в себя какие-либо другие решения, такие как генераторы, гидросистемы или другие формы обеспечения энергией, такие как биомасса. Системы, которые включают только солнечные фотоэлектрические панели и не имеют ветряных турбин, обычно рекламируются как гибридные «солнечные» системы.
Солнечные панели бывают разных размеров и мощности: от 100 Вт до более 700 Вт на панель. Обычно массив панелей строится на крыше, на плоском пространстве или под углом к солнцу.
Ветровые турбины бывают двух основных версий: горизонтального (пропеллерного) и вертикального (взбивального типа). Доступны пакеты гибридной энергосистемы с обоими типами турбин.
Некоторые поставщики оценивают свои пакеты по стартовой цене, а окончательная цена зависит от количества солнечных панелей, ветряных турбин и мощности контроллера и инвертора.
Контроллер мощности и инвертор
«Сердцем» гибридной энергосистемы являются контроллер и инвертор.
Основная роль гибридный инвертор заключается в преобразовании постоянного тока (DC) в переменный ток (AC). В общественной электросети используется переменный ток, поскольку это наиболее эффективный ток для передачи на расстояние. Бытовое электроснабжение также осуществляется переменным током, как и большинство бытовой техники.
Однако солнечные фотоэлектрические панели генерируют нестабильный постоянный ток, тогда как ветряные и водные турбины генерируют нестабильную мощность переменного тока. Аккумуляторные батареи используют постоянный ток как наиболее эффективный способ удержания тока. Поэтому система должна иметь возможность стабилизировать любую получаемую мощность и преобразовывать ее в постоянный ток для хранения. Это работа гибридный контроллер мощности.
Стабилизацией и преобразованием мощности можно управлять с помощью отдельного контроллера, как, например, на приведенной выше схеме автономного электроснабжения поставщика. гибридная ветровая и солнечная энергетическая система, показывающий гибридный контроллер ветра и солнечной энергии, питающий батарею. Накопленная энергия батареи затем преобразуется в переменный ток с помощью инвертора, который питает бытовую технику.
Однако некоторые современные инверторы функционируют как в качестве контроллера, так и в качестве инвертора, а также могут предоставлять расширенные функции управления, такие как отчеты об облачных и компьютерных данных.
На приведенной выше схеме гибридной энергосистемы все питание подключается непосредственно к инвертору, в том числе от возобновляемых источников (зеленой энергии), общественной сети и домашнего генератора. гибридный инвертор регулирует ток из всех различных источников, сохраняет его и получает к нему доступ, когда это необходимо для снабжения дома.
Современные интеллектуальные инверторы обеспечивают гибкое управление питанием для:
- контролировать плату за возобновляемую энергию,
- хранить энергию в аккумуляторной батарее,
- контролировать и сообщать об уровне заряда аккумулятора,
- переключить использование между коммунальной сетью и батареями,
- преобразовать накопленный постоянный ток в переменный ток,
- подача электроэнергии для бытовых нужд,
- возвращать излишки электроэнергии обратно в коммунальную сеть
- предоставлять данные в реальном времени в облако и на локальные компьютеры.
Инверторы с чистой синусоидой вырабатывают высокостабилизированный переменный ток, соответствующий току в коммунальной сети. Это необходимо для обеспечения качественного, чистого и надежного питания бытовой техники, многие из которых содержат чувствительную электронику.
Литий-ионные аккумуляторные батареи
Какая бы энергия ни была захвачена, ее необходимо сохранить для использования в случае необходимости. Это делается с помощью массива или банка литий-ионных батарей. Аккумуляторные хранилища бывают разных форм: от самых простых батарей, «связанных» кабелем, до современных чистых шкафов, которые не выглядят неуместно в доме, а также позволяют осуществлять удаленный мониторинг.
Требуемый объем аккумуляторной батареи будет зависеть от требований пользователя к потреблению энергии в домашних условиях и от того, в какой степени пользователь хочет оставаться независимым от местной сети. Чем больше энергии хранится, тем больше электроэнергии доступно для автономного использования.
Эти многоуровневая батарея и инверторный массив имеет аккуратный внешний вид, что делает его пригодным для использования внутри дома. Его можно штабелировать и конфигурировать с использованием нескольких слоев батарей мощностью 5 кВт, и он представляет собой систему «все в одном», состоящую из инвертора и уровня контроллера. Благодаря четырем слоям аккумуляторов он может доставлять в дом 20 киловатт энергии в час. Производительность и уровень заряда батареи можно отслеживать с помощью светодиодных дисплеев, а также онлайн через облако и компьютер. Цена начинается от 749 долларов США и будет зависеть от количества заказанных слоев батареи.
Как выбрать правильную гибридную энергосистему
Варианты получения возобновляемой энергии
При выборе гибридной энергосистемы первое решение должно заключаться в том, какие типы возобновляемых источников энергии предполагается использовать, включая наиболее полные системы, включая ветровые и солнечные, и будет ли система автономной или гибридной.
Существует множество доступных систем, которые предлагают на выбор ветряные турбины и солнечные панели. Проверьте номинальную мощность (в киловаттах), которую должна производить система, как для ветровых компонентов, так и для солнечных панелей.
Если также требуется гидроэлектроэнергия или местный генератор, то покупателю следует проверить наличие проблем с подключением к поставщику. Если система должна быть подключена к коммунальной сети, покупатель должен четко понимать, будет ли электроэнергия поступать в основном из возобновляемых источников энергии или в основном из общественной сети, и как система будет переключаться между ними.
Мощность инвертора
Решение о выборе инвертора определяется количеством энергии, которая будет использоваться домом одновременно.
Покупатель должен рассчитать ожидаемую максимальную одновременную потребность в энергии и то, сколько энергии может потребоваться в час. Например, сколько различных устройств будет работать одновременно и какие это будут устройства?
Приготовление пищи является примером высокого спроса, поскольку большинство кухонных приборов используются одновременно и каждая из них может потреблять более 3 кВт по отдельности. Инвертор должен иметь достаточную мощность в кВтч (кВтч) для удовлетворения самых экстремальных потребностей, иначе инвертор может быть перегружен.
Контроллер, накопители энергии и аккумуляторные батареи
Решение о контроллере и емкости батареи определяется количеством энергии, которая должна быть собрана и сохранена. Покупатель должен рассчитать, сколько аккумуляторов потребуется ежедневно, и оценить, где (и когда) эта энергия будет генерироваться.
Например, если используются ветряные турбины, каково вероятное количество электроэнергии, вырабатываемой в течение дня в средний ветреный день? Какое количество солнечного света смогут улавливать солнечные фотоэлектрические панели и в какое время светового дня? Если будет использоваться коммунальная сеть, будет ли это осуществляться в определенные часы, например, в непиковое время?
Выбор контроллера должен быть адекватным для различных источников энергии, а емкость батареи должна быть достаточной для всех вероятных потребностей в течение дня, с учетом того, когда вероятнее всего произойдет зарядка батареи.
Помощь поставщику
Ваш поставщик должен быть в состоянии помочь с расчетами и может предложить электронную таблицу, которая поможет вам оценить ежедневные потребности, включая пики улавливания энергии, а также пики потребления энергии.
Обычно потребление планируют в киловаттах на основе расчетного ежедневного и одновременного использования. Ежемесячные счета за коммунальные услуги, разделенные на ежедневную сумму, могут дать общее среднее использование и, следовательно, общий объем требуемого хранилища.
Однако следует также искать пики использования. Время приема пищи является частым пиком, и некоторые часто используемые приборы потребляют большое количество электроэнергии. Духовки, микроволновые печи, электрические чайники, фритюрницы и тостеры — все это примеры, которые могут потреблять от 1 до 4 кВт, поэтому, если сложить все вместе, это приведет к вероятному одновременному снижению энергопотребления. Также помните, что одновременно можно использовать и другие приборы. Отопление дома, нагрев воды, усилители мощности, телевизор и домашний Wi-Fi, а также зарядка электромобиля. Все это тоже использует энергию.
Избыточная мощность и обратная связь с сетью
Если модель затрат предполагает создание избыточного предложения, которое может быть возвращено в коммунальную сеть, тогда оценка должна включать этот избыток, поскольку для этого могут потребоваться дополнительные ветряные турбины или солнечные панели.
При установке гибридной энергосистемы важно иметь в виду, что прежде чем можно будет добиться экономии средств, необходимы большие первоначальные затраты. Турбины и фотоэлектрические панели, контроллер и инвертор, а также аккумуляторная батарея могут быть дорогими, плюс затраты на установку и дополнительные расходы на периодическое обслуживание.
Окупаемость инвестиций может занять годы, а не месяцы, поэтому предполагаемая система должна не только вписываться в бюджет, но и учитывать текущие затраты.
Заключение
Наличие небольших гибридных энергосистем позволяет жилому рынку наилучшим образом использовать различные возобновляемые источники энергии в сочетании с коммунальными сетями. Типичные системы поставляются с вертикальными или горизонтальными ветряными турбинами, подходящими для домашнего использования. Эти системы также оснащены солнечными фотоэлектрическими панелями, которые можно удобно разместить на крыше.
Доступен широкий выбор гибридных энергосистем, которые включают в себя основные компоненты гибридных контроллеров мощности, инверторов, массивов аккумуляторных батарей и интеллектуального программного обеспечения для мониторинга. Покупателю необходимо будет четко понимать потребности в электроэнергии, сколько ее необходимо генерировать и сколько необходимо использовать домом в любой момент времени.
Гибридные энергосистемы требуют первоначальных инвестиций в оборудование и установку, и покупатель должен знать, что окупаемость инвестиций, вероятно, будет распределена в течение длительного периода. Поставщик должен быть в состоянии помочь с расчетами, чтобы определить правильный размер системы. Широкий выбор можно найти в онлайн-выставочном зале по адресу: Chovm.com.
