Ученые из Портсмутского университета (Великобритания) нашли, по их словам, лучшую комбинацию возобновляемых источников для обеспечения бесперебойного и надежного производства энергии с экономией в 25%.

Основным препятствием для широкого внедрения ВИЭ является их нестабильность. В новом исследовании были проанализированы гибридные системы, которые вырабатывают электроэнергию из двух или более возобновляемых источников, обеспечивая более стабильное энергоснабжение.

Исследователи протестировали четыре комбинации возобновляемых источников энергии, а также интеграцию обычных солнечных панелей с экологически чистым фазопереходным материалом, который увеличивает общую производительность системы.

Материалы с фазовым переходом (PCM) – это вещества, способные накапливать тепловую энергию, что позволяет стабилизировать температуру. Они могут поглощать или выделять большое количество так называемого «скрытого» тепла при изменении своего физического состояния, например, в процессе плавления или замораживания.

«Ветряные и солнечные электростанции производят энергию только тогда, когда дует ветер или светит солнце, что означает резкие изменения в генерации. Поскольку сами по себе эти формы энергии ненадежны, мы должны объединить их вместе, - говорит доктор Сурав Ханна, который является автором-корреспондентом научной статьи. - Объединив их, мы можем повысить надежность и найти наиболее эффективное и экономичное сочетание возобновляемых источников».

 

Эксперты британского университета пришли к выводу, что объединение теплоаккумулирующего материала с фотоэлектрическими панелями, установками на энергии ветра, биогаза и аккумулятором является лучшим сочетанием возобновляемых источников с экономией до 25%.

«Обычные фотопанели могут преобразовывать только 20% солнечной энергии в электричество. Остальные 80% теряются, превращаясь в тепло. Новым подходом стало то, что мы исследовали, как хранить это тепло в материале с фазовым переходом, а это означает, что 80%, которые обычно теряются, загружаются в накопитель тепловой энергии. Эту тепловую энергию можно преобразовать в отопление помещений и нагрев воды, на что обычно уходит больше всего энергии в домашнем хозяйстве», - поясняет Ханна.

Комбинации возобновляемых источников энергии были протестированы в индийском городе Ченнаи – в жарком и влажном климате, но ученые намерены найти способ оптимизации выработки электроэнергии и экономии денежных средств в других местах, добиваясь полной автономии.

Читайте также: Хранить водород в металле можно в 2 раза эффективнее, чем в баллонах

Была построена система из фотоэлектрического блока, оснащенного PCM на задней стороне солнечных панелей, ветряка, аккумулятора и биогазовой установки. В качестве PCM использовался гексагидрат хлорида кальция с температурой плавления около 30 градусов Цельсия и скрытой теплоемкостью 191 кДж/кг.

Ветровая турбина, фотоэлектрическая система и аккумуляторная батарея подключены к шине постоянного тока, а биогазовый генератор, а электрическая нагрузка подключена к шине переменного тока. Преобразователь необходим для преобразования переменного тока в постоянный или наоборот.

Для максимального увеличения выработки энергии ветра и солнца, уменьшения использования батарей и минимизации операций с биогазом и уменьшения выбросов углерода был создан специальный алгоритм управления. Оптимальная конфигурация системы была предоставлена ​​комбинацией фотоэлектрической системы мощностью 224 кВт, оснащенной PCM, ветряной турбины мощностью 206 кВт, биогазового генератора мощностью 420 кВт, батареи на 633 Ач и преобразователя мощностью 170 кВт.

Чистая текущая стоимость этой конфигурации составила 1,43 миллиона долларов, а приведенная стоимость энергии (LCOE) была оценена исследовательской группой в 0,094 доллара за 1 кВтч. Эти значения сравнивались со значениями той же конструкции системы без хранилища PCM, и было обнаружено, что они значительно ниже.

Полное описание конструкции системы приводится в статье, которая недавно была опубликована в журнале Energies.

 Читайте также: Новый метод утилизации солнечных батарей позволяет получать из них чистый кремний и другие материалы

Источник: port.ac.uk