SOLAR-WIND HYBRID INSTALLATION

Einführung.

Im folgenden Artikel werden wir eine Art von erneuerbarer Energieanlage vorstellen, die bei vielen Gelegenheiten die optimale häusliche Lösung sein kann. Konkret werden wir die Solar-Wind-Hybrid-Installation analysieren.

Diese Anlage kombiniert die Sonnenenergie zur Gewinnung elektrischer Energie durch Photovoltaikmodule und die Energie aus dem Wind zur Gewinnung von Strom durch eine Windkraftanlage.

Mit diesem Anlagentyp soll eine homogenere Energieversorgung über das ganze Jahr erreicht werden. Ausgleich der geringeren Menge an Sonnenenergie, die in den Wintermonaten gewonnen wird, durch den Beitrag der Windenergie.

Bevor wir beginnen, müssen wir klarstellen, dass wir uns ausschließlich auf Situationen beziehen, die in Ländern am tropischen Rand auftreten, in denen die Jahreszeiten unterschiedlich sind. In Gebieten des Äquatorgürtels sollten andere Situationen der klimatischen Stabilität, Sonnenstunden, usw. berücksichtigt und ausgenutzt werden.

Verbrauchsabschätzung.

Die erste Information, die wir berechnen müssen, ist der Bedarf an elektrischer Energie. Achten Sie besonders auf die monatliche Verteilung.

Der Stromverbrauch durch die Beleuchtung ist im Winter sicherlich höher, da wir weniger Lichtstunden haben. Angesichts des aktuellen Einsatzes von Energiesparlampen wird dieser Faktor heute jedoch kaum noch Einfluss haben. Der Großteil des Stromverbrauchs entfällt auf Haushaltsgeräte.

In Gegenden mit kaltem Winter wird die Heizung nicht elektrisch installiert, da die Gewinnung von Wärme durch den Joule-Effekt eine große Energieverschwendung bedeutet und die Vorschriften dies verbieten. In diesen Fällen wird die Heizung über wärmeübertragende Wasserleitungen und Radiatoren installiert. Daher sind für unsere Berechnung des Strombedarfs, was wir als Verbrauch betrachten sollten, hauptsächlich die Umwälzpumpen.

In milderen Wintergebieten kann es üblich sein, Split-Geräte zu installieren, die im "Wärmepumpenmodus" zum Heizen (Joule-Effekt) arbeiten.

Der größte Jahresverbrauch wird immer die Klimaanlage zur Kühlung sein. Bei der Berechnung des Strombedarfs ist dessen temporärer Charakter ausschließlich in den Sommermonaten zu berücksichtigen.

Beispiel für die Berechnung des Verbrauchs eines Einfamilienhauses mit Klimaanlage in kWh:

• Beleuchtung            11W                30Einh 5h/Tag           1,65kWh/Tag
• Kühlschrank              300W              1Einh   2h/Tag           0,6kWh/Tag  
• Glaskeramik             4500W            1Einh   0,2h/Tag*       0,9kWh/Tag
• Dunstabzug              100W              1Einh   0,2h/Tag*       0,02kWh/Tag
• Backofen                  1500W            1Einh   0,2h/Tag*       0,3kWh/Tag
• Mikrowelle                800W              1Einh   0,1h/Tag*       0,08kWh/Tag
• Waschmaschine     1500W            1Einh   1h/Tag*          1,5kWh/Tag
• Geschirrspüler          1500W            1Einh   1h/Tag*          1,5kWh/Tag
• TV                               200W              1Einh   4h/Tag*          0,8kWh/Tag
• Computer                 500W              1Einh   2h/Tag*          1,0kWh/Tag
• Steckdosen              1000W            1Einh   1h/Tag*          1,0kWh/Tag
• Klimaanlage             2500W            1Einh   1h/Tag**        2,5kWh/Tag
•  

(*Wochendurchschnitt; **Wochendurchschnitt nur im Sommer)

Monatliche Verteilung von Stromverbrauch und Produktion. Verschiedene Beispiele.

Als nächstes werden wir zu Ihrem besseren Verständnis einige typische Fälle analysieren. Die Solarenergieproduktion wird in den Sommermonaten in allen Fällen höher sein. Die Erzeugung von Windenergie wird von Fall zu Fall unterschiedlich sein:

• Fall 1. Hohe Windproduktion in den Wintermonaten und geringe Windenergie in den Sommermonaten.

Dieser Fall ist der ideale Fall für die Installation einer Hybridinstallation. Der geringere Beitrag der Solarproduktion in den Sommermonaten wird durch die Windenergieproduktion im Rest des Jahres ausgeglichen.

Im Idealfall könnte der Stromverbrauch Monat für Monat durch die Summe der Solarstromproduktion mit der Windstromproduktion gedeckt werden, ohne dass es in einem Monat zu einem übermäßigen Energieüberschuss kommt.

• Fall 2. Konstante jährliche Windenergieproduktion. In diesem Fall kann es sein, dass die Solaranlage nicht benötigt wird, da wir nur mit der Windanlage unseren Energiebedarf das ganze Jahr überdecken würden.

Andere Aspekte, wie die Rentabilität jedes Anlagentyps, sollten analysiert werden. Oder wenn es eine andere Situation gibt, wie zum Beispiel, einen Vogelschutzbereich.

An einer zusätzlichen Solaranlage sind Sie nur interessiert, wenn Sie im Sommer Mehrverbrauch haben. Wenn wir also eine Windkraftanlage installieren, muss die elektrische Leistung dieser Solaranlage ausschließlich diesen Mehrverbrauch in diesen Sommermonaten decken.

• Fall 3. Starke Windproduktion während der Sommermonate und schwach während der Wintermonate.

In diesem Fall wird die Hybridinstallation normalerweise nicht empfohlen. Es wird als nicht wirtschaftlich berücksichtigt.

Sie können zwischen Solar- oder Windinstallation wählen, je nachdem, was auf einzigartige Weise am rentabelsten ist. Aber im Prinzip wird die Hybridinstallation nicht die geeignetste sein.

In den Wintermonaten benötigen wir einen externen Zusatzbeitrag zur Deckung unseres Energiebedarfs, da dieser in diesem Fall weder mit einer erneuerbaren Wind- noch mit einer Solaranlage gedeckt wäre.

• Fall 4. Die Windproduktion schwankt jährlich und ist laut statistischen Daten nicht vorhersehbar.

Der Unsicherheitsbereich sollte analysiert werden, falls eine Möglichkeit besteht, aber normalerweise wäre die Windanlage nicht rentabel.

Wenn möglich, könnte eine normale Solaranlage installiert werden.

Optimierung der Ausstattung unserer Anlage.

Der nächste Schritt wird die Dimensionierung unserer Hybridanlage sein, einer Kombination aus Solar- und Windenergieanlage. Die Erzeugung elektrischer Energie muss Monat für Monat des Verbrauchs, so weit wie möglich, an die zeitliche Verteilung angepasst werden. Als nächstes erklären wir die Bedeutung dieser Tatsache:

• Falls wir zu einem bestimmten Zeitpunkt mehr elektrische Energie produzieren als wir verbrauchen, haben wir eine Überschussproduktion, die nicht direkt verwendet wird. Dieser Überschuss wird in den Batterien gespeichert.
• Wenn wir zu einem anderen Zeitpunkt weniger elektrische Energie produzieren, als wir benötigen, kann diese aus der zuvor in den Batterien gespeicherten Energie gewonnen werden.

Je besser also die zeitliche Anpassung von der Produktion bis zum Verbrauch, desto kleiner und günstiger können unsere Batterien sein.

Wenn diese Einstellung schlecht ist, wird die Installation nicht optimiert und wird teurer. Und da diese Batterien zu den teuersten Komponenten jeder Elektroinstallation gehören, müssen Sie für die Anschaffung von Geräten, die eigentlich nicht nötig wären, mehr bezahlen.

Schlussfolgerungen. Investitionsoptimierung.

Die Dimensionierung der Solar- und Windanlagen unserer Hybridanlage erfolgt unter Berücksichtigung des Potenzials unserer Situation, je nach Standort. Wir werden analysieren, ob wir uns in einem der in den vorherigen Grafiken dargestellten Fälle befinden oder ob wir zumindest einen ähnlichen Trend haben.

Der tatsächliche Verbrauch wird Monat für Monat richtig geschätzt. Beobachten möglicher Gleichzeitigkeitssituationen, um keine überdimensionierte Anlage zu konzipieren.

Damit werden wir in der Lage sein zu wissen, an wie viel Prozent etwa jeder einzelne am Solar-Wind-Mix beteiligt ist.

Schließlich wird die Verfügbarkeit vorhandener Geräte auf dem Markt untersucht. Nun, mit unseren spezifischen Bedürfnissen müssen wir die Komponenten unserer Installation aus den von den Herstellern bereitgestellten Größen auswählen.

Andere Faktoren werden berücksichtigt, wie die Anschaffungskosten der Ausrüstung, die Amortisation in einem bestimmten Zeitraum basierend auf dem Strompreis, usw.

Zusätzlich zu all diesen wirtschaftlichen Überlegungen sollte untersucht werden, ob es irgendwelche möglichen negativen Umweltauswirkungen gibt.

Mit all diesen Überlegungen werden wir in der Lage sein, genau die Installation zu entscheiden, die wir benötigen, absolut angepasst und optimiert für unseren speziellen Fall.

Geschrieben von: Carlos Gerardo Béjar Ramírez_ 09.10.2020

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