Principios básicos y aplicaciones del diseño de sistemas híbridos eólicos y solares.

Principios básicos y aplicaciones del diseño de sistemas híbridos eólicos y solares.

En pocas palabras, el sistema híbrido eólico-solar combina la generación de energía solar y eólica, junto con dispositivos de almacenamiento de energía, para formar una red microinteligente que puede suministrar energía de forma independiente a hogares o lugares pequeños. El concepto central de su diseño es utilizar la complementariedad natural de dos fuentes de energía para lograr un suministro de energía más estable y confiable que un solo sistema.

1. Principio Básico: Complementariedad espacio-temporal y equilibrio del sistema

Complementariedad de recursos: Esta es la base fundamental del diseño del sistema. La energía solar tiene importantes cambios diurnos y soleados, con fuerza durante el día y ausencia durante la noche; Los recursos eólicos suelen tener patrones diferentes según las estaciones, día y noche; por ejemplo, el viento puede aumentar durante la noche o en tiempo nublado y lluvioso. Naturalmente, los dos se complementan entre sí en términos de tiempo y clima, suavizando así la curva de generación de energía y reduciendo el "período de ventana de generación de energía".

Diseño del equilibrio del sistema: la clave del diseño es buscar el equilibrio dinámico entre "generación de energía", "almacenamiento de energía" y "consumo de energía". Es decir, de acuerdo con la demanda de energía del usuario, la proporción de generación de energía solar y eólica, la capacidad de la batería y la estrategia de control están razonablemente configuradas para garantizar que el suministro y la demanda de energía sean autoconsistentes la mayor parte del tiempo y eviten el desperdicio de generación de energía o un suministro de energía insuficiente.

2. Pasos centrales del diseño y puntos clave

Análisis de necesidades y evaluación de recursos:

Aclare la demanda de electricidad: calcule en detalle el consumo de electricidad diario y trimestral del hogar (kWh) y distinga entre cargas clave (como refrigeradores, iluminación) y cargas ajustables.

Evalúe los recursos locales: obtenga el promedio local de horas de sol anuales y datos de velocidad del viento. Mediante la observación in situ, determine si el lugar de instalación tiene suficiente luz solar sin obstáculos y viento estable y considerable. Esta es la base para determinar la configuración del sistema y los beneficios económicos.

Configuración de la unidad de generación de energía:

Módulos fotovoltaicos: Calcula la potencia total de los paneles solares requerida en función de la demanda de electricidad y las condiciones de luz solar. La orientación de la instalación (generalmente hacia el sur), el ángulo de inclinación y evitar la oclusión son claves.

Turbina eólica: elija un modelo con la potencia adecuada y la velocidad del viento inicial en función de los datos de velocidad del viento. Debe instalarse en un lugar abierto, alto y con poca turbulencia. En zonas donde la velocidad media del viento es inferior a 4 metros/segundo, la contribución de la energía eólica suele ser limitada y debe evaluarse cuidadosamente.

Diseño de sistemas de almacenamiento y control de energía:

Capacidad de la batería: Este es el "estabilizador" del sistema. La capacidad depende de cuánta energía se necesita almacenar para hacer frente a días nublados continuos sin viento ni luz. Si la capacidad es demasiado grande, el costo aumentará; si la capacidad es demasiado pequeña, la protección será insuficiente.

Controlador inteligente: el “cerebro” del sistema. Debe ser capaz de gestionar eficientemente las entradas de energía fotovoltaica y eólica, distribuir la energía de forma inteligente (priorizando el suministro de carga y la recarga), gestionar la carga y descarga de la batería (evitar la sobrecarga y la sobredescarga) y lograr una conmutación perfecta.

Integración e instalación del sistema:

Elija un inversor adecuado (convierta la energía CC de la batería en energía CA doméstica) y diseñe una distribución de energía segura y un sistema de protección contra rayos.

Asegúrese de que la instalación sea firme, especialmente el poste de la torre del aerogenerador, que debe poder soportar fuertes vientos.

3. Principales escenarios de aplicación

Áreas remotas no cubiertas por la red eléctrica: como áreas de pastoreo, islas y áreas montañosas, que proporcionan energía principal para hogares, puestos de avanzada, estaciones meteorológicas, etc.

Los lugares con altos requisitos de confiabilidad del suministro de energía: como estaciones base de comunicaciones, sitios de defensa fronteriza e instalaciones de monitoreo importantes, se pueden utilizar como fuentes de energía principales o de respaldo para mejorar el nivel de seguridad.

Hogares que buscan conservación e independencia energética: en ciudades o suburbios, se puede utilizar como fuente de energía complementaria para reducir las facturas de electricidad y proporcionar energía de emergencia en caso de un corte de red.

Resumen: Ajustar las medidas a las condiciones locales y optimizar la configuración.

No existe un modelo fijo para el diseño del sistema híbrido eólico-solar, y su esencia radica en adaptar las medidas a las condiciones locales. En zonas con buena luz solar y viento débil, la energía fotovoltaica debería ser el método principal y se deberían complementar las turbinas eólicas; en zonas con abundante energía eólica y media luz se debe hacer lo contrario. El diseño exitoso del sistema debe basarse en datos sólidos de recursos locales y una demanda de energía clara, lograr el efecto complementario de "1+1>2" a través de una configuración optimizada y, en última instancia, brindar a los usuarios una solución energética independiente, económica, confiable y ecológica.