מערכות אנרגיה היברידיות מתחדשות מייצגות התכנסות אסטרטגית של מקורות אנרגיה נקיים רבים שנועדו להתגבר על האופי לסירוגין של טכנולוגיות בודדות.בין הצמדים המשפיעים ביותר הוא שילוב של photovoltaics סולאריים (PV) עם אנרגיה ביולוגית - שילוב שמאזן את התפוקה המשתנה של השמש עם התקני העברת אנרגיה היברידיים, על-ידי דרישה של מערכות ביומסה.זה לא רק משפר אמינות רשת אלא גם מאפשר יעילות גבוהה יותר, ניצול אנרגיה, למקסימום של מערכות אנרגיה, כמו גם עבור חומרי גלם אורגני, כמו גם עבור מערכות אחסון, כמו גם עבור מערכות אנרגיה, כמו גם עבור מערכות אנרגיה מתחדשת, כמו גם עבור מערכות אחסון אורגניות, כמו גם עבור מערכות אחסון, כמו גם עבור מערכות אחסון, כמו גם עבור מערכות אחסון אורגני של אנרגיה מתחדשת, על ידי מערכת יעילה יותר, על ידי מערכת יעילה, על ידי חשמל בקנה מידה גדול, על ידי מערכת יעילה, כמו גם עבור מערכות אנרגיה מתחדשת, כמו גם, כמו גם, כמו גם עבור מערכות אנרגיה מתחדשת, על ידי מערכת יעילה יותר, על ידי מערכת אחסון יעיל, כמו גם עבור מערכות אנרגיה מתחדשת, על ידי מערכת יעילה, על ידי מערכת יעילה, על ידי מערכת יעילה, על ידי מערכת יעילה יותר, על ידי מערכת יעילה, על ידי מערכת יעילה, על ידי מערכת אחסון יעיל יותר, על ידי מערכת

מדוע השמש והביו-אנרגיה פועלים יחד

כוח השמש בשפע בשעות היום אבל טיפות לאפס בלילה, יכול להיות מופחת באופן משמעותי על ידי כיסוי ענן. ביו אנרגיה, נגזר חומרים אורגני כגון שאריות חקלאיות, פסולת יער, או יבולי אנרגיה ייעודיים, ניתן לאחסן ולהצטבר או מותסס על הביקוש. כאשר יחד, תת-מערכת האנרגיה הביו-אנרגיה פועל כמו בסיס גמיש או פסגות כוח, מילוי פערים כאשר פלטות סולאריות מאפשר את זה דורש מערכת חיים מבוזרת, אשר יש צורך קבוע, אשר יש צורך לשמור על ידי חשמל מוגבלת, אשר יש צורך קבוע, אשר פועל כמו חשמל מוגבל, ללא כוח פעיל חשמל מוגבל, אשר פועל כמו גם כן, 000 קבוע, אשר פועל כמו גם כן, 000.

יתר על כן, צמחים ביו-אנרגיה יכולים לפעול במצב מעקב עומס: הם יכולים להרים או לרדת מהר יותר מאשר פחם מסורתי או צמחים גרעיניים, אם כי לאט יותר מאשר פסגות גז טבעי. כאשר בשילוב עם תחזיות סולאריות בזמן אמת ומערכות בקרה חכמות, ההתקנה ההיברידית יכולה להגיב אותות רשת או שינויים ביקוש מקומיים עם צמצום מינימלי.התוצאה היא תחנת כוח מתחדשת המתנהגת הרבה כמו תחנת דלק מאובנים, אך עם שבריר של פחמן.

יתרונות מרכזיים של מערכות סולאריות-Bio Energy Hybrid

יעילות משופרת ויציבות גריידי

על ידי הפיכה של משאב סולארי צפוי אך לסירוגין עם הטבע המסור של ביומסה, מערכות היברידיות יכולות לספק כוח עגול, עגול-השעה-שעה.זה מפחית את הצורך גנרטורים דיזל גיבוי או צמחי גז טבעי, אשר נפוצים במערכות שמסתמך רק על השמש.ברשת מרוחקת או אי שבו אספקת דלק היא יקרה ולא אמינה, אנרגיה סולארית-באווירית יכולה לספק אבטחה היברידית תוך חיתוך דלק ופליטות.

גורמי יכולת גבוהים יותר ויעילות

מערכות PV סולריות לעמוד בדרך כלל להשיג גורמים קיבולת של 15-25%, בהתאם למיקום.כאשר משולב עם אנרגיה ביולוגית, המערכת ההיברידית יכולה להשיג גורמים קיבולת של 40–70%, בהתאם לגודל רכיב הביומסה ואסטרטגיה הפעלה. יתר על כן, פסולת חום מן הבעירה הביומסה או מנוע גזי יכול להיות נתפס ומשמש להתחממות שטח, מים, או אפילו לקליטת, לקליטת, להגדיל את יעילות ההתקנה הכוללת של ההתקנה.

ניהול פסולת Synergy

מערכות ביו-אנרגיה מסתמכות לעתים קרובות על פסולת אורגנית – כגון ממאירות, שאריות יבול, פסולת לעיבוד מזון, או פסולת מוצקה עירונית.שימוש בחומרים אלה לאנרגיה לא רק מונע פליטות מתאן מפירוק, אלא גם מפחית את נפח הפסולת שיש למלא או לטפל בו. במערכת היברידית, מערך השמש מספק חשמל נקי בעוד יחידות הביומסה פותרות בעיית פסולת, יצירת כלכלה מעגלית כי יש יתרונות ייצור אנרגיה וניהול אנרגיה.

עלויות אנרגיה נמוכות (LCOE)

בעוד דלק ביומסה יכול להיות יקר יותר עבור וואט מאשר השמש על בסיס עלות שולית, התשתית המשותפת - כגון מופנים, מסובכים, רשתות interconnection, ומערכות ניטור - מפצה את ההוצאה הכוללת של ההון בהשוואה לבניית צמחי שמש וביומסה נפרדים.פעילות משולבת גם להפחית את ההרשאה, רכישת הקרקע ו- O&Mhead.

מערכת Components and Architecture

מערכת אנרגיה סולארית היברידית טיפוסית כוללת ארבע תת-מערכות עיקריות: דור השמש, המרה של אנרגיה ביולוגית, אחסון אנרגיה (אם יש צורך), ו יחידת בקרה פיקוחית.יחידת הבקרה היא המוח של המבצע, באמצעות תחזית מזג אוויר, נתוני זמינות דלק, ועומס אותות כדי להחליט בזמן אמת כיצד לשלוח את המקורות השונים.

מערכת השמש

  • (FLT:0) לוחות סיליקון פוטו-וולטאי (PV) LT:1 ;monocrystalline או Polycrystalline סיליקון מודולים הם הנפוצים ביותר, אבל אפשרויות פיל דק (CdTe, CIGS) ניתן להשתמש עבור בניית אתרים מאומנים או חלל.
  • (ב) ⁇ :0) מהפך וממירים (FLT:1) - מפגעים מרכזיים או מיתרים להמיר DC ל- AC; ממירי שלב מתחברים לרשת בינונית.
  • (FLT:0) מערכות חתירה (FLT:1) - צירים או מסלולים דו-אקים יכולים להגדיל את התשואות הסולאריות ב 25-35%, אך להוסיף מורכבות מכנית ועלויות O&M.
  • (FLT:0) ממורינג ומכשירים 1:1 - pyranometers, חיישנים טמפרטורה ו DC /AC מ להאכיל נתונים למערכת הבקרה.

המונחים: bio Energy Conversion Subsystem

הבחירה של טכנולוגיית ביו-אנרגיה תלויה בסוג הזנה, תוכן לחות, וגודל.שלושת המסלולים הנפוצים ביותר הם:

  • (FLT:0) הכפלת קיטור עם טורבינות אדים 1 (בהתאמה לביומסה יבשה (moisture < 30%) הביומסה נשרף ברתיחה כדי לייצר קיטור שמניע טורבינות. Efficiities טווח בין 20-30% ל- 35% עבור צמחים קטנים ל- 35% עבור מערכות גדולות יותר, בלחץ גבוה.
  • (FLT:0) לעיכול אירובי עם מנוע ביוגז (GalFalph:1) - אנוט ניזונים (מאור, פסולת מזון, שפכים ביו-גב) מעוכלים במיכל נטול חמצן לייצר ביוגז (בעיקר מתאן ו CO2).היוגז מנקה ושורפו במנוע מחזר או micro-micro-turbine.com ניתן להשתמש בו כטיפול מיני אופייני.
  • (FLT:0)GGate עם מנוע סינגיה או טורבינותFLT:1) - ביומה מחומם בסביבה דלת-אוקסגן לייצר גז סינרה (CO + H2) ניתן לשרוף במנוע שלבעירה פנימית או, לאחר ניקוי, במסלול גז זה מציע יעילות גבוהה יותר (עד 40%) ויכול להשתמש במגוון רחב יותר של מזון ישיר מאשר ניקוי.

אחסון אנרגיה

למרות רכיב האנרגיה הביולוגי ניתן לשנות, הוספת בנק סוללה קטן (lithium-ion או סוללה זרימה) יכול לספק כוח מיידי חלקה ומאפשר יחידת הביומסה לפעול ברמה היציבה היעילה ביותר שלה. ...בעיצובים היברידיים רבים, הסוללה בגודל כדי לכסות רמפות סולאריות (למשל, ענן העובר מעל) ותנודות קצרות טווח, בעוד יחידת הביומסה יכולה להיות משולבת יותר (שלבי אנרגיה חם) או מערכת אחסון השמש.

מערכת ניהול ובקרה (EMS)

EMS משתמשת אלגוריתמים כדי לייעל את המשלוח, לעתים קרובות עם מטרות כגון צמצום עלויות התפעול, עמידה בלוח זמנים קבוע עומס, או למקסם את צריכת העצמי המתחדשת. .בקרים מתקדמים משלבים למידת מכונה כדי לחזות פלט סולארי וזמינות ביומסה.ה-EMS גם מנהלת דרישות חיבור רשת, כגון מתח ותדירות רגולציה, ויכולה להשתתף בשווקים שירות.

שיקולים ואתגרים

האכלה של Sourcing ו Logistics

שמירה על אספקה אמינה ויעילה של ביומסה היא ההוריד התפעולי הנפוץ ביותר.עלויות Feedstock יכולות להשתנות עונתית ועם מחירי סחורות. תחבורה למרחקים ארוכים יכול לשקוע את היתרונות הכלכליים והסביבתיים.כדאיות של מערכת היברידית לעתים קרובות תלויה הקרבה לחקלאות, יער, או מקורות פסולת עירוניים. חוזים לטווח ארוך וזרמים מגוונים להפחית את הסיכון.

שם המשחק: Seasonal Mismatchs

באקלים רבים, שיאי קרינת השמש בקיץ, בעוד הזמינות הביומסה עשויה להיות הגבוהה ביותר לאחר הקציר בסתיו או במהלך מחזורי ריצה עונתיים.זה לא מתאים יכול להיות מנוהל על ידי אחסון ביומסה יבשה או באמצעות עיכול אנאירובי עם זרמי פסולת לאורך שנים. כמה מתקנים משותפים גזי אש עם גז טבעי או להשתמש במנוע דלק דו-דלק כפול כדי לשמור על פלט כאשר הביומסה היא בקושי.

גרעין פחמן וקיימות

לא כל הביומסה נוצר שווה.שימוש ביבולי אנרגיה גדולים תכליתיים יכול להתחרות עם ייצור מזון ועשוי לדרוש קלט גבוה של דשן ומים.הניטראליות של אנרגיה ביולוגית תלויה במחזור החיים של ההזנה - הרשאות מקצירת, עיבוד, תחבורה חייב להיות אחראי על הסמכת ריגאורית (למשל, מן הסבב על biomaterials) הוא דרש יותר ויותר על ידי משקיעים סולאריים יש לשקול גם השפעה נמוכה יותר ויותר.

חיבורים גריידיים ו Permitting

מערכות היברידיות המשלבות שני עוברים ראשוניים שונים (PV מופנים וגנרטורים ביומסה) חייבות לציית לסטנדרטים של קישוריות שירותים מקומיים, אשר יכולים להיות מורכבים. איכות כוח, אשמה התרומה הנוכחית, והגנה מפני אי-ההגנה מפני האיתנה יש לטפל בהם.בתחומים רבים, תהליך ההיתר לצמחים הביומסה הוא יותר מעורר מאשר לשמש בלבד, במיוחד לגבי פליטות אוויריות מוקדמות עם הרגולטורים והערכה מקיפה הן קריטיות סביבתיות.

עלויות ההון והפיננס

צמחים ביומסה יש עלויות הון גבוהות יותר עבור קילוואט מותקן מאשר השמש, אבל הם מציעים משלוחים. פרויקטים היברידיים דורשים לעתים קרובות שילוב מימון - מס הון עבור החלק הסולארי הלוואות מסחריות או אג"ח ירוק עבור החלק הביומסה.הסיכון הטכנולוגי הנתפס, במיוחד עבור תוכניות שילוב חדשניות, יכול להעלות את העלות של הון. - פרויקטים של הדגימה עם ביצועים מאומתים סיוע de-סיכון עתידי.

יישומים אמיתיים ו Case Studies

קהילה מרחוק מיקרוגרידים

בצפון קנדה ואלסקה, כמה קהילות מחוץ ל-grid כבר פרסמו מערכות סולאריות היברידיות-ביומאס כדי להחליף גנרטורים דיזל.רכיב הביומסה משתמש בדרך כלל שבבי עץ מקור או פסולת ממילימטרים. ⁇ השמש לספק כוח זמני יומי, בעוד ביומסה רותחת טורבינות אדים או מחזור קיטור אורגני (ORC) אספקת חום וחשמל לילה.

מתקני חקלאות ותעשייתית

חוות חלב בקליפורניה התקינה קאנופיית שמש 1MW מעל הברנים שלה ועוכל אנאירובי 500 קילוואט שמעבדים מנורה ושקדים.מערכת הבקרה מעדיפה את השמש כאשר השמש זורחת, משמרות לגז ביולוגי במהלך תקופות ענן וערבים, ומשתמשת סוללה קטנה כדי להתמודד עם שינויים פתאומיים.

צמחים היברידיים של Power

בברזיל, צמח היברידי 50MW משלב 30MW של PV סולארי עם 20 מגה-וואט צמח מודלק על ידי שקיות סוכרקניה ו-eucalyptus צ'יפס.הצמח פועל בגורם קיבולת של יותר מ -60% ומספק כוח מוצק לרשת הלאומית. יחידת האנרגיה הביו-אנרגיה משמשת גם לספק יכולת פרויקט שחור, עוזר לשחזר את פעולת הרשת לאחר Blackout זה מדגים כי מערכות סולאריות יכול להתחרות עם מקורות אנרגיה טבעיים עם אנרגיה.

תחזית לעתיד ומגמות מתפתחות

ככל שחדירה אנרגיה מתחדשת עולה, מפעילי רשת יזדקקו לכוח נקי וגמיש יותר.מערכות סולאריות-ביו אנרגיות היברידיות מבוכות למלא את התפקיד הזה.כמה התפתחויות יזרזו את אימוץן:

  • (FLT:0) שליטה מתקדמת ו- AIFLT:1 - אופטימיזציה בזמן אמת באמצעות למידת מכונה יכולה לשפר את היעילות על ידי 5-15% ולהפחית את צריכת הדלק. תאומים דיגיטליים מאפשרים למפעילים לדמות תרחישים ואסטרטגיות ללא סיכון.
  • (FLT:0)העברה עם חקלאות (agrivoltaicss)FLT:1 - גידול מתחת או בין לוחות סולאריים יכול לספק שימוש כפול של אדמה. Crop שאריות יכול להאכיל את יחידת הביומסה, יצירת מערכת מזון משולבת אנרגיה.
  • (FLT:0)Carbon ללכוד וביוטכנולוגיה אנרגיה (BECCS)BuildFLT) 1 - הוספת פחמן לכידת ליחידת הביומסה יכולה לגרום פליטות שליליות, אשר אטרקטיבי עבור חברות וממשלות רודף מטרות אפס נטו.
  • (FLT:0) עיצובים מודולריים מודולריים של LT:1 - יצרני ציוד כליל מפתחים בלוקים היברידיים Plug-and-play המשלבים שדה סולארי קטן עם מפיץ ביומסה וסוללה ממוכלת.יחידות אלה מראש יכולות להיות פרוסות בשבועות ולא חודשים, הורדת עלויות ההתקנה ופותחת שווקים חדשים במדינות מתפתחות.
  • (FLT:0) תמיכה פוליבית וכלכלה ירוקה FLT:1 - ממשלים מתחילים לכלול מערכות מתחדשות היברידיות בכיסויים של מזון-אין ותקני תיק מתחדשים.

מסקנה

מערכות סולאריות וביוטכנולוגיה מתחדשות יוצרות תחנת כוח מתחדשת היברידית המשלבת את הלוגיסטיקה הנמוכה, שפע של השמש עם יכולת המשלוח והטבות של פסולת של ביומסה, בעוד אתגרים נשארים - במיוחד סביב לוגיסטיקה להאכילטוק, המאפשר מורכבות, ועלויות הון - הטכנולוגיה היא בוגרת מספיק עבור פריסה מיידית בהקשרים רבים.

(ב) ויקרא: "א' אֱלֹהֶיךָ" (בראשית כ"ד)

  • (ב) ,0) ,IRENA - חידוש של אנרגיה ואספקת חשמל (2021)
  • [01:0]REL - מערכות חשמל מתחדשת
  • (FLT:0)Bio Energy Europe - מדיניות וטכנולוגיה סקירה כללית
  • (ב) ,0 מדע בדיוני - אופטימיזציה של מערכות היברידיות של השמש-ביומאס (2022)