Sistemas de energia híbrida eólica - Wind hybrid power systems

Um sistema híbrido de energia eólica e solar

Os sistemas de energia híbrida eólica combinam turbinas eólicas com outras fontes de armazenamento e / ou geração. Um dos principais problemas com a energia eólica é sua natureza intermitente . Isso levou a vários métodos de armazenamento de energia.

Sistema hidro-vento

Um sistema hidro eólico gera energia elétrica combinando turbinas eólicas e armazenamento bombeado . A combinação tem sido objeto de discussão de longo prazo, e uma planta experimental, que também testou turbinas eólicas, foi implementada pela Nova Scotia Power em seu local de energia hidrelétrica Wreck Cove no final dos anos 1970, mas foi desativada em dez anos. Desde então, nenhum outro sistema foi implementado em um único local no final de 2010.

As estações hidroelétricas dedicam todos, ou uma parte significativa, seus recursos de energia eólica para bombear água para reservatórios de armazenamento bombeados. Esses reservatórios são uma implementação de armazenamento de energia da rede .

Vantagens

O vento e seu potencial de geração são inerentemente variáveis. No entanto, quando esta fonte de energia é usada para bombear água para reservatórios em uma elevação (o princípio por trás do armazenamento bombeado), a energia potencial da água é relativamente estável e pode ser usada para gerar energia elétrica, liberando-a em uma usina hidrelétrica quando necessário . A combinação foi descrita como particularmente adequada para ilhas que não estão conectadas a grades maiores.

Propostas

Durante a década de 1980, uma instalação foi proposta na Holanda. O IJsselmeer seria usado como reservatório, com turbinas eólicas localizadas em seu dique. Estudos de viabilidade foram conduzidos para instalações na ilha de Ramea ( Terra Nova e Labrador ) e na Reserva Indígena de Lower Brule ( Dakota do Sul ).

Uma instalação na Ilha de Ikaria , Grécia, entrou em fase de construção em 2010.

A ilha de El Hierro é onde se espera que a primeira usina hidrelétrica eólica do mundo seja concluída. A TV atual chamou isso de "um projeto para um futuro sustentável no planeta Terra". Ele foi projetado para cobrir entre 80-100% da energia da ilha e estava programado para entrar em operação em 2012. No entanto, essas expectativas não se concretizaram na prática, provavelmente devido ao volume inadequado do reservatório e problemas persistentes com a estabilidade da rede.

Os sistemas de energia 100% renovável requerem uma capacidade excessiva de energia eólica ou solar.

Sistema de vento-hidrogênio

Um método de armazenamento de energia eólica é a produção de hidrogênio por meio da eletrólise da água . Esse hidrogênio é subsequentemente usado para gerar eletricidade durante os períodos em que a demanda não pode ser atendida apenas pelo vento. A energia do hidrogênio armazenado pode ser convertida em energia elétrica por meio da tecnologia de célula de combustível ou de um motor de combustão ligado a um gerador elétrico .

Armazenar hidrogênio com sucesso tem muitos problemas que precisam ser superados, como fragilização dos materiais usados ​​no sistema de energia.

Esta tecnologia está sendo desenvolvida em muitos países. Em 2007, houve um IPO de uma empresa australiana chamada Wind Hydrogen que tinha como objetivo comercializar essa tecnologia na Austrália e no Reino Unido. Em 2008, a empresa mudou de nome e voltou suas operações para a exploração de combustíveis fósseis.

Em 2007, os sites de teste de tecnologia incluíram:

Sistema vento-diesel

Sistema de vento e hidrogênio em Ramea no Canadá

Um sistema de energia híbrido eólico-diesel combina geradores a diesel e turbinas eólicas, geralmente ao lado de equipamentos auxiliares, como armazenamento de energia, conversores de energia e vários componentes de controle, para gerar eletricidade. Eles são projetados para aumentar a capacidade e reduzir o custo e o impacto ambiental da geração elétrica em comunidades e instalações remotas que não estão conectadas a uma rede elétrica . Os sistemas híbridos eólico-diesel reduzem a dependência do combustível diesel, que cria poluição e é caro para transportar.

História

Os sistemas de geração eólica a diesel estiveram em desenvolvimento e testados em vários locais durante a última parte do século XX. Um número crescente de sites viáveis ​​foi desenvolvido com maior confiabilidade e custos de suporte técnico minimizados em comunidades remotas.

Tecnologia

A integração bem-sucedida da energia eólica com grupos geradores a diesel depende de controles complexos para garantir o compartilhamento correto da energia eólica intermitente e da geração a diesel controlável para atender à demanda da carga geralmente variável. A medida comum de desempenho para sistemas eólicos diesel é a penetração do vento, que é a razão entre a energia eólica e a energia total fornecida, por exemplo, 60% da penetração do vento implica que 60% da energia do sistema vem do vento. Os números da penetração do vento podem ser de pico ou de longo prazo. Locais como a Estação Mawson , na Antártica, bem como Coral Bay e Bremer Bay na Austrália, têm picos de penetração do vento em torno de 90%. Soluções técnicas para a variação da produção eólica incluem controlar a produção eólica usando turbinas eólicas de velocidade variável (por exemplo , Enercon , Denham, Austrália Ocidental ), controlar a demanda, como a carga de aquecimento (por exemplo, Mawson), armazenar energia em um volante (por exemplo, Powercorp, Coral Bay) . Algumas instalações estão agora sendo convertidas em sistemas eólicos de hidrogênio , como em Ramea, no Canadá, com conclusão prevista para 2010.

Comunidades usando híbridos eólico-diesel

A seguir está uma lista incompleta de comunidades isoladas que utilizam sistemas híbridos eólico-diesel comerciais com uma proporção significativa da energia sendo derivada do vento.

Híbridos eólico-diesel em locais de mineração

Recentemente, no norte do Canadá, sistemas híbridos de energia eólica-diesel foram construídos pela indústria de mineração. Em locais remotos em Lac de Gras, nos Territórios do Noroeste do Canadá, e em Katinniq, na Península de Ungava, Nunavik, dois sistemas são usados ​​para economizar combustível nas minas. Existe outro sistema na Argentina.

Sistemas de ar comprimido pelo vento

Em usinas que usam armazenamento de energia de ar comprimido (CAES), a energia elétrica é usada para comprimir o ar e armazená-lo em instalações subterrâneas, como cavernas ou minas abandonadas. Durante os períodos posteriores de alta demanda elétrica, o ar é liberado para alimentar turbinas, geralmente usando gás natural suplementar . As estações de energia que fazem uso significativo de CAES estão operacionais em McIntosh, Alabama , Alemanha e Japão. As desvantagens do sistema incluem algumas perdas de energia no processo CAES; além disso, a necessidade de uso suplementar de combustíveis fósseis, como o gás natural, significa que esses sistemas não fazem uso total de energia renovável.

O Iowa Stored Energy Park , projetado para começar a operar comercialmente em 2015, usará parques eólicos em Iowa como fonte de energia em conjunto com o CAES.

Sistemas eólico-solares

Turbina eólica de eixo horizontal, combinada com um painel solar em um poste de iluminação em Weihai , província de Shandong , China

O uso combinado de sistemas eólico-solares resulta, em muitos lugares, em uma produção de energia mais uniforme, uma vez que os recursos são anticorrelacionados. Portanto, o uso combinado de sistemas eólicos e solares é crucial para uma integração de rede em grande escala. [1] .

Fornecimento de rede eólica-solar

Em 2019, no oeste de Minnesota , um sistema híbrido de US $ 5 milhões foi instalado. Ela opera 500 kW de energia solar através do inversor de uma turbina eólica de 2 MW, aumentando o fator de capacidade e reduzindo os custos em $ 150.000 por ano. Os contratos de compra limitam o distribuidor local a um máximo de 5% de autogeração.

Edifício eólico-solar

A Torre do Rio Pérola em Guangzhou , China, irá misturar painel solar em suas janelas e várias turbinas eólicas em diferentes andares de sua estrutura, permitindo que esta torre seja energeticamente positiva.

Iluminação eólica-solar

Em várias partes da China e da Índia, existem postes de iluminação com combinações de painéis solares e turbinas eólicas em seu topo. Isto permite que o espaço já utilizado para iluminação seja utilizado de forma mais eficiente com duas unidades complementares de produção de energia. Os modelos mais comuns usam turbinas eólicas de eixo horizontal, mas agora os modelos estão aparecendo com turbinas eólicas de eixo vertical, usando um sistema de Savonius torcido em forma helicoidal .

Painéis solares em turbinas

Painéis solares nas turbinas eólicas já existentes foram testados, mas produziram raios de luz ofuscantes que representavam uma ameaça para os aviões . Uma solução foi produzir painéis solares coloridos que não refletem tanta luz. Outro projeto proposto era ter uma turbina eólica de eixo vertical revestida por células solares capazes de absorver a luz solar de qualquer ângulo.

Veja também

• Poder híbrido
• Sistema híbrido de energia renovável
• Sistema de energia híbrido solar
• Sistema de energia autônomo

Referências

links externos

• ESPECTADOR HAMILTON - Integração da tecnologia de célula de combustível na estrutura da turbina eólica que pode produzir hidrogênio e oxigênio crio-comprimido que é armazenado no local e usado para gerar energia elétrica quando não há vento
• Associação Internacional para Energia de Hidrogênio
• European Hydrogen Association
• RES2H2
• NREL Wind Hydrogen
• A plataforma de energia "Renováveis ​​e Mineração"