Як краще об'єднати вітряні та сонячні електростанції: вчені знайшли відповідь

Група скандинавських учених придумала, як переробити наявні вітряні електростанції на ефективні гібридні вітро-сонячні установки. Про цей проект стало відомо сайту PV Magazine.

Дослідники з Норвезького інституту енергетичних технологій (IFE) та Уппсальського університету (Швеція) проаналізували за допомогою множинної лінійної регресії, чи можна перетворити 128 вітрових електростанцій, які працюють у країнах Північної Європи, потенційно перетворити на вітро-сонячні станції з оптимальними за вартістю фотоелектричними потужностями та хорошими рівнями чистої теперішньої вартості (лише доходи й витрати, пов'язані з фотоелектричними модулями). Їх моделювання потенційно може бути використане в усіх країнах і широтах.

Усі 128 досліджених вітряних електростанцій мають середній коефіцієнт потужності вище 15%. Ті, у кого він був нижчим, вважалися несправними або малогабаритними, тому виключалися на етапі відбору.

Кандидат наук Ойвінд Соммер Клюве пояснив, що гібридні станції можуть інакше оцінюватися в різних ринкових умовах. У деяких випадках додаткові сонячні модулі можуть принести більше доходу, якщо кінцевий споживач буде доплачувати за таке більш стійке виробництво.

Навпаки, можуть бути ринкові ситуації, коли ціни на енергію дуже високі, тому невигідно, щоб сонячні та вітрові генератори спільно використовували інфраструктуру підключення до мережі, якщо це призведе до скорочення енергії. У деяких регіонах можуть діяти правила, що забороняють будувати гібридні електростанції.

Щоб уникнути таких проблем, вчені у своїх моделях припустили, що сонячна енергія продається на ринку на добу наперед, і її виробництво скорочується, коли сума фотоелектричної та вітрової генерації перевищує точку з'єднання (POI) гібридної установки. Передбачалося також, що на об'єкт не падає тінь, втрати через сніг не враховувалися, а ґрунт придатний для встановлення обладнання.

Модель визначила три ключові параметри успішної модернізації:

• високий середній коефіцієнт потужності фотоелектричної (PV) установки;
• низький середній коефіцієнт потужності вітру;
• високий негативний коефіцієнт кореляції Пірсона між погодинними профілями генерації PV і вітру.

Коефіцієнт кореляції Пірсона є найбільш поширеним способом вимірювання лінійної кореляції між двома змінними. Вчені дійшли висновку, що від'ємне значення цього параметра саме по собі може вказувати, чи є модернізація наявної вітрової електростанції в гібридну вітро-сонячну установку економічно вигідною.

"У цьому контексті багато з найприбутковіших випадків модернізації сталися на об'єктах з найслабшою антикореляцією, і позитивний вплив антикореляції на NPV став очевидним тільки після проведення аналізу MLR, який також враховував фактори потужності фотоелектричних і вітрових установок", — сказав Ойвінд Соммер Клюве.

Аналіз також показав, що пріоритет слід віддавати ділянкам із високим рівнем сонячної радіації та малоефективними вітряними електростанціями, а ділянки з низькою різницею між впливом вітру та сонця слід ігнорувати.

Раніше писали, як влаштовані та працюють сучасні вітрогенератори. Конструкцію вперше винайшов шотландець Джеймс Блайт 1887 року, який за допомогою вітру отримував енергію для освітлення свого будинку.