CC BY
6ГИБРИДНЫЕ ЭНЕРГОСИСТЕМЫ НА ОСНОВЕ ВОЗОБНОВЛЯЕМЫХ
ИСТОЧНИКОВ ЭНЕРГИИ Байжонова Л.Э
E-mail: bayjonoval@gmail.com Ташкентский университет информационных технологий имени Мухаммада ал -Хоразмий,
Узбекистан https://doi.org/10.5281/zenodo.10723468
Аннотация. Данное исследование посвящено рассмотрению принципов, технологий и преимуществ гибридных энергосистем, объединяющих различные возобновляемые источники энергии. В условиях постоянного роста энергопотребления и стремления к сокращению выбросов парниковых газов, гибридные энергосистемы становятся эффективным решением для обеспечения стабильного энергетического снабжения, основанного на чистых источниках энергии. Целью и задачей для данной статьи является изучение различных конфигураций гибридных энергосистем на основе солнечной энергии, ветряной энергии, гидроэнергетики и других возобновляемых ресурсов, анализ технических и экономических аспектов интеграции различных источников энергии в одну систему, оценка степени снижения зависимости от традиционных источников энергии и экологической эффективности гибридных систем, исследование перспектив развития гибридных энергосистем в контексте устойчивого развития энергетики. Ожидается, что результаты исследования выявят преимущества гибридных энергосистем, включая повышенную надежность энергоснабжения, снижение эксплуатационных расходов и уменьшение воздействия на окружающую среду. Полученные данные будут способствовать разработке стратегий и рекомендаций по применению гибридных энергосистем в современном энергетическом секторе. Тема гибридных энергосистем на основе возобновляемых источников энергии представляет собой важное направление в области энергетики с потенциалом значительного влияния на будущее энергетической инфраструктуры.
Ключевые слова: возобновляемые источники энергии, гибридные системы, энергоснабжение
Annotatsiya. Ushbu tadqiqot turli xil qayta tiklanadigan energiya manbalarini birlashtirgangibridenergiya tizimlarining tamoyillari, texnologiyalari vaafzalliklarini o'rganadi. Energiya iste'molining doimiy o'sishi va issiqxona gazlari chiqindilarini kamaytirish istagi sharoitida gibrid energiya tizimlari toza energiya manbalariga asoslangan barqaror energiya ta'minotini ta'minlashning samarali echimiga aylanmoqda. Ushbu maqolaning maqsadi va vazifasi quyosh energiyasi, shamol energiyasi, gidroenergetika va boshqa qayta tiklanadigan resurslarga asoslangan gibrid energiya tizimlarining turli xil konfiguratsiyasini o'rganish, turli energiya manbalarini bir tizimga integratsiyalashning texnik va iqtisodiy jihatlarini tahlil qilish, pasayish darajasini baholashdir. an'anaviy energiya manbalari va ekologik samaradorlik gibrid tizimlariga bog'liq holda, barqaror energiyani rivojlantirish kontekstida gibrid energiya tizimlarini rivojlantirish istiqbollarini o'rganish. Tadqiqot natijalari gibrid energiya tizimlarining afzalliklarini, jumladan energiya ishonchliligini oshirish, operatsion xarajatlarni kamaytirish va atrof-muhitga ta'sirni kamaytirishni ta'kidlashi kutilmoqda. Topilmalar zamonaviy energetika sohasida gibrid energiya tizimlaridan foydalanish bo'yicha strategiya va tavsiyalarni ishlab chiqishga yordam beradi. Qayta tiklanadigan energiya manbalariga asoslangan gibrid energiya
tizimlari mavzusi energetika sohasidagi muhim yo'nalish bo'lib, energiya infratuzilmasining kelajagiga sezilarli ta'sir ko'rsatishi mumkin.
Kalit so'zlar: qayta tiklanadigan energiya manbalari, gibrid tizimlar, energiya ta'minoti
Abstract. In this research work delves into the principles, technologies, and advantages of hybrid energy systems that amalgamate various renewable energy sources. As energy consumption continues to rise and the imperative to curb greenhouse gas emissions grows, hybrid energy systems emerge as an effective means to ensure sustainable energy provision grounded in clean energy sources. The primary aim of this article is to explore diverse configurations of hybrid energy systems leveraging solar energy, wind energy, hydropower, and other renewable resources, scrutinize the technical and economic facets of integrating multiple energy sources into a unified system, and assess the extent of reduction. It also seeks to investigate the potential for hybrid energy system development within the context of sustainable energy progress, considering the environmental efficacy of traditional energy sources vis-à-vis hybrid systems. The anticipated findings of the study are poised to underscore the advantages of hybrid energy systems, including heightened energy reliability, diminished operational expenditures, and mitigated environmental repercussions. These findings aid in devising strategies and recommendations for the implementation of hybrid energy systems in contemporary energy sectors. The discourse surrounding hybrid energy systems founded on renewable energy sources represents a pivotal trend in the energy landscape, with the potential to significantly shape the future of energy infrastructure.
Keywords: renewable energy sources, hybrid systems, energy supply
Введение: Борьба за экологию и стремление повысить энергоэффективность экономического развития способствовали активизации усилий прогрессивных стран во всем мире по созданию более зеленой энергетики, движению к низко углеродной экономике. Использование возобновляемых источников энергии (ВИЭ) позволит существенно сократить нагрузку на окружающую среду. Первичные источники энергии возобновляемы и практически неисчерпаемы, кроме того ВИЭ способствуют экономии органического топлива, как базы химико-технологической индустрии. Выработка энергии ветроустановками, солнечными батареями и водонагревательными коллекторами в большой степени зависит от времени года и погодных условий, что обуславливает проблемы со стабильностью энергообеспечения.
В последние годы предложено достаточно большое количество разработок, которые обеспечивают устойчивое энергоснабжение объектов с помощью так называемых гибридных энергетических систем на основе ВИЭ. Гибридные энергетические системы чаще всего объединяют несколько возобновляемых энергетических источников: солнечные батареи, ветряные электроустановки, мини-ГЭС и др. В состав системы могут также входить источники тепловой энергии (биогазовые установки, солнечные тепловые коллекторы) и источники на органическом топливе (дизель-генераторы), которые выполняют роль резервного питания. Эти источники энергии дополняют друг друга с целью обеспечения бесперебойного электроснабжения потребителя вне зависимости от погодных условий и времени года. Эта концепция получила наиболее широкое распространение применительно к электрообеспечению сельских территорий и к автономному энергообеспечению удаленных объектов малой мощности, например, базовых станций сотовой связи, гидрометеорологических станций.
Основная часть: Гибридные системы обеспечивают электроэнергию мощностью от 1 кВт до нескольких сот киловатт. Они могут быть разработаны как новый интегрированный дизайн в небольших системах распределения электроэнергии (мини-сетей), а также подпитываться от энергосистем, основанных на дизельном электропитании. Ими могут также выполняться функции резервного электроснабжения в случае аварийного отключения традиционных сетей. Технологические конфигурации могут быть классифицированы в соответствии свидом напряжения в сети: постоянного, переменного тока или смешанные линии. Также, гибридные системы классифицируются как последовательные, переключаемые и параллельные. В последовательных системах аккумуляторы заряжаются от, например, солнечного фотоэлектрического модуля или от дизель-генератора постоянного тока (при отсутствии солнечного излучения). От аккумуляторов с помощью инвертора запитывается нагрузка переменного тока. В переключаемых гибридных системах переменное напряжение потребителям может подаваться через инвертор от аккумуляторов, возобновляемых источников или от генератора переменного тока. Зарядка аккумуляторов осуществляется от возобновляемых источников или от дизель-генератора (через выпрямитель). При работе системы в автоматическом режиме контроллеры управления создают необходимую конфигурацию системы, что позволяет обеспечить бесперебойное питание потребителей и необходимый уровень заряда аккумулятора. В параллельной конфигурации гибридной системы имеется возможность подачи энергии потребителям независимо каждым входящим в систему источником (при малых и средних нагрузках), а также одновременно от всех - при пиковых нагрузках. Двунаправленный инвертор обеспечивает зарядку аккумуляторов от генератора переменного тока и преобразование постоянного тока от солнечных батарей и аккумуляторов в переменный ток. Существуют разработки по эффективному использованию водорода в составе гибридной солнечной энергосистемы в жилых помещениях. Предлагается гибридная система, в которой солнечный свет нагревает смесь биометанола и воды в специальных батареях из стеклянных трубок, расположенных на крыше. В результате двух каталитических реакций в этих батареях образуется водород. Он может быть направлен сразу на топливные элементы для выработки электроэнергии для жилого дома в течение дня, либо сжиматься и закачиваться в баллоны для хранения с последующей подачей по мере необходимости на топливные элементы. Конструкция установки позволяет использовать до 95% энергии поглощенного солнечного света с очень малыми потерями в окружающую среду. Также, существует разновидность установок для аккумулирования электроэнергии путем электролитического разложения воды на водород и кислород с последующей закачкой водорода в хранилище. Инжиниринговые компании представляют автономные электростанции, включающие в себя ветрогенераторы, солнечные батареи, дизель-генераторы, ИБП и мини-ГЭС. Энергокомплекс предназначен для автономного обеспечения бесперебойного и гарантированного электроснабжения оборудования и аппаратуры потребителей в течение заданного времени электроэнергией. В настоящее время автономный энергокомплекс на базе альтернативных источников энергии может быть выполнен для питания нагрузки мощностью от 5 до 20 кВт.
Заключение: Применение гибридных систем на основе возобновляемых источников энергии является перспективным решением для децентрализованного электроснабжения в сельской местности, автономного энергообеспечения удаленных
объектов малой мощности, а также для обеспечения аккумулирования излишков электрической энергии.
REFERENCES
1. Системные свойства гибридных энергокомплексов на основе возобновляемых источников энергии / Тягунов М.Г., Афонин B.C., Васьков А.Г., Дерюгина Г.В., Шестопалова Т.А. //Энергобезопасность и энергосбережение, №2, 2012
2. Развитие энергетики возобновляемых источников на основе типовых гибридных комплексов в распределенных энергосистемах / Тягунов М.Г. // Инноватика и экспертиза, №2, 20123. О распределенной энергетике начистоту // ТЭК. Стратегии развития, № 2, 2011Ре
