Világszerte egyre többfelé épülnek olyan hibrid megújuló erőművek, amelyek a szélturbinával és a napelemekkel történő vegyes áramtermelés szinergiáit igyekeznek kiaknázni.

A hibridizáció kifejezést az energiarendszerben zajló átalakulással kapcsolatban napjainkban elsősorban azokra az esetekre alkalmazzák, amikor az időjárásfüggő megújulós erőmű mellé energiatároló kapacitás is épül, de a fogalom a két legversenyképesebb megújuló technológia, a fotovoltaikus napelemek és a szélturbinák egy erőművi telephelyen történő kombinált telepítését is magába foglalja.

A hibrid nap-szélerőművek fontos szerepet játszanak Törökország energia- és klímapolitikai céljainak elérésében, de az elmúlt időszakban szerte a világban Indiától Spanyolországon, Portugálián és Olaszországon át Bulgáriáig és Szaúd-Arábiáig újabb és újabb tervek és kapacitások jelentek meg. A globális hibrid nap- és szélerőműpiacon jelentős növekedés tapasztalható, a piac értéke így a 2022-es 871,29 millió dollárról 2028-ig 1349,96 milliárd dollárra emelkedhet az előrejelzések szerint.

Kapcsolódó bejegyzések

Pár év alatt újra megfeleződhet a napenergia ára

Az elmúlt évtizedben drámai mértékben csökkent a nap- és szélenergia előállításának költsége, ami után felmerül a kérdés, meddig folytatódhat a klímacélok eléréséhez nélkülözhetetlen kedvező trend.

Maximalizált hatékonyság és kiszámíthatóság

A nap- és szélenergia-termelő technológiákat, továbbá gyakran akkumulátoros energiatárolókat kombináló hibrid rendszerek iránti fokozódó érdeklődést az magyarázza, hogy az integrált rendszerek képesek maximalizálni az időjárásfüggő megújuló kapacitások hatékonyságát és megbízhatóságát.

A technológiák ötvözése, „hibridizációja” a különálló telepítéssel szemben számos előnyt biztosít rendszerszinten és az erőművek tulajdonosai számára egyaránt. A különböző technológiák együttes telepítésekor helyben fizikai kapcsolat jön létre közöttük, így termelésük kiegyenlítésére nem elsősorban az országos rendszer szintjén kell sort keríteni, hanem a kiegészítő okos technológiáknak és energiatárolóknak köszönhetően már jelentős részben helyben megvalósul az optimalizáció, mérsékelve a közcélú infrastruktúra terhelését és kiegyensúlyozási igényét is.

A technológiák közelségének fő előnye az általuk használt infrastruktúra megosztása, amivel csökkenthetők a hálózati csatlakozás költségei, valamint a hibrid erőmű helyigénye is kisebb annál, mintha a napelemes rendszereket és szélkerekeket külön-külön telepítenék. Így egy hibrid nap-szélerőmű esetében kevesebb földterületre van szükség, mint amikor a két erőművet egymástól függetlenül helyezik el, mivel a napelemes panelek a szélturbinák közé helyezhetők. Továbbá azokban az esetekben, amikor a hibrid összetevőket egyidejűleg fejlesztik és építik, az engedélyezéssel, a telephelybeszerzéssel és a tervezéssel kapcsolatos előzetes költségek minimalizálhatók a több független üzem fejlesztésekor felmerülő költségekhez képest.

A tapasztalatok alapján a digitális technológiák fejlődése által is támogatott hibrid rendszerek jelentősen enyhítik az időjárásfüggő termelésből adódó problémákat, növelik a hálózat stabilitását, és a megosztott struktúrának köszönhetően költséghatékonyabbak, mint a külön telepített megújulós erőművek.

Kapcsolódó bejegyzések

Hogyan alakíthatja át a homokakkumulátor a tiszta energiák piacát?

Lehetséges, hogy megtalálták a megoldást a zöldenergia egyik legégetőbb kérdésére?

Jól kiegészítik egymást

A nap-szélerőművek hibrid rendszereinek életképességét az – a magasabb szinten az országos villamosenergia-mix tervezése során is figyelembe veendő összefüggés – teremti meg, hogy a nap- és szélenergia-termelés időbeli alakulásának mintázatai nagyrészt kiegészítik egymást. Vagyis míg nappal és tavasztól őszig inkább a naperőművek termelése magas, addig a nem napsütéses időszakokban, éjszaka és a hűvös, illetve hideg évszakban a szélerőművek kihasználtsága haladja meg az átlagos szintet.

Az említett összefüggés miatt a nap- és a szélenergia együttes hasznosítása az országos villamosenergia-rendszerben is kedvezőbb kiegyenlítést eredményez a csak a napra vagy csak a szélre alapozott technológiai mixhez képest, pontosan az eltérő termelési szerkezet miatt. Mindez leegyszerűsítve azt jelenti, hogy a nap- és a szélenergia-termelés együttesen jóval kiszámíthatóbb villamosenergia-ellátást tesz lehetővé, mint külön-külön, tekintve az időjárásfüggő technológiákat.

2023-ban a teljes összesített európai havi szél- és a napenergia-termelés egy meglehetősen szűk sávban alakult, dacára a két technológia időjárásfüggő és szezonális rendelkezésre állásának, és mindössze legfeljebb -13, +10%-kal tért el a tavalyi év havi átlagától (terawattórában számolva), a fűtési szezon miatt kritikus októberben, novemberben és januárban egyaránt átlagon felül teljesítve.

A fentiekből következően a hibrid nap- és szélenergia-termelés esetében az időjárásfüggő megújuló kapacitásokhoz szükséges energiatároló és egyéb (jellemzően fosszilis) tartalékkapacitás-igény kisebb, mint a különálló nap- és szélerőművek esetében.

Új lehetőségeket kínál a PPA-k és zöldhidrogén területén is

A hibrid technológia az energiaigényeiket a szabályozói, a befektetői és a fogyasztói elvárások változása miatt egyre inkább megújuló forrásokból kielégítő vállalatok számára is új lehetőségeket kínál. A vállalatok a naperőmű, a szélerőmű, valamint a tárolókapacitás egyidejű létesítésével járó hosszú távú villamosenergia-beszerzési megállapodások (PPA-k) révén szinte folyamatos energiaellátást biztosíthatnak maguk számára.

Az időjárásfüggő megújuló energia hosszabb távú, akár szezonális tárolását is lehetővé tevő zöldhidrogén termelési költségeit tekintve szintén a hibrid szél- és naperőműves rendszerek kínálják a legkedvezőbb feltételeket. Az elemzések szerint a szélenergia termeléséhez kiváló, a napenergia előállításához viszont csak közepes feltételeket nyújtó helyszíneken létesített hibrid erőműveket, illetve elektrolizálókat várhatóan alacsonyabb költségek mellett lehet majd működtetni 2030-ban, mint a csak napenergiával működő rendszereket.

A tenger is besegít

A terület növekvő fontosságát jelzi, hogy az indiai kormány 2018-ban külön nemzeti szél-nap hibrid irányelvet is elfogadott, amellyel keretet kíván biztosítani a hálózatra kapcsolt szeles-napelemes hibrid rendszerek támogatásához az átviteli infrastruktúra és a földterület hatékony hasznosítása érdekében.

Tanulmányok szerint a hibrid megújuló energiarendszerek nemcsak kielégíthetik a jövőbeli energiaigényeket, hanem termelésük fenntarthatóan meg is haladhatja ennek mértékét, feltéve, hogy a döntéshozók összehangolt erőfeszítéseket tesznek a kutatások, a beruházások és a politikai döntéshozatal terén.

A kombinált nap- és szélenergia-hasznosítás külön szegmensét képezik a tengeri (offshore) szélturbinákat a víz felszínén úszó naperőművekkel ötvöző rendszerek, amelyek új, növekvő lehetőséget jelentenek az offshore megújuló energiai iparág számára is. Az Északi-tengerrel kapcsolatban végzett ez irányú kutatások szerint úszó napelemek hozzáadott telepítésével viszonylag alacsony besugárzási értékek mellett is közel 50%-kal növelhető a megújulóenergia-termelés hozama. A két technológia egymást kiegészítő jellege bizonyos klímaváltozási forgatókönyvek megvalósulása esetén még erősödhet is.

A hibrid nap- és szélerőművek terjedését az is elősegíti, hogy a szintén egyre fejlődő regionális klímamodellekkel jól reprodukálhatók egy-egy terület besugárzási, szél- és hőmérsékleti viszonyai, megkönnyítve a beruházások tervezését és megvalósíthatósági elemzését. A politika szerepe ugyanakkor e rendszerek elterjedésének felgyorsításában is nélkülözhetetlen az állami támogatások biztosítása, a PPP-együttműködések és az egyéb szabályozási keretek meghatározása révén.

Akadnak kihívások is

A hibridizáció számos előnye mellett bizonyos működési korlátokkal is jár, valamint a rendszerüzemeltetők rálátását is csökkenti. Egy adott telepítési helyszín nem feltétlenül ideális mind a nap-, mind a szélenergia-termelés szempontjából, vagyis a helyszín optimalizálása gyakran kompromisszumot tesz szükségessé mindkét technológia igényeit figyelembevéve. Ez értelemszerűen hátrányosan befolyásolja az egyes technológiák energiatermelését, a potenciáljukat a rendszerszintű szolgáltatások nyújtására, illetve a befektetők által elérhető hozamokat.

Ezért a tervezés során az esetleges hátrányokat is pontosan fel kell mérni annak biztosítása érdekében, hogy az üzem nettó hasznot hozzon a rendszer számára. A hibrid rendszerek létesítéséhez és üzemeltetéséhez kapcsolódó olyan kihívásokat, mint a rendszer optimalizálása, az energiatárolás és a zökkenőmentes energiagazdálkodás, az okosmegoldások, a gépi tanulási algoritmusok és a fejlett inverterek segíthetnek leküzdeni.

Kiemelt kép: pexels