Σκοπός και συνιστώσες υβριδικού σταθμού
Ένας υβριδικός σταθμός παραγωγής ενέργειας έχει σκοπό να ικανοποιήσει αδιάλειπτα και σύμφωνα με τις ποιοτικές απαιτήσεις της κατανάλωσης, μία ζήτηση ισχύος, βασιζόμενος σε μονάδες μη εγγυημένης παραγωγής.
Προκειμένου να επιτευχθεί ο σκοπός αυτός, είναι απαραίτητη η συνδυασμένη λειτουργία των μονάδων μη εγγυημένης παραγωγής με μονάδες αποθήκευσης.
Σε κάθε περίπτωση, για την ασφάλεια ενεργειακής τροφοδοσίας, είναι απαραίτητη και η παρουσία μονάδων εγγυημένης παραγωγής.
Συνεπώς, με βάση τα ανωτέρω, ένας υβριδικός σταθμός αποτελείται από τρεις διακριτές συνιστώσες:
- μονάδες μη εγγυημένης παραγωγής (μονάδες βάσης)
- μονάδες αποθήκευσης
- μονάδες εφεδρείας.
Εφαρμογές υβριδικών σταθμών
Υβριδικοί σταθμοί αναπτύσσονται κυρίως για την παραγωγή:
- ηλεκτρικής ενέργειας
- θερμικής ενέργειας.
Ανάλογα με:
- το αν ο υβριδικός σταθμός αναπτύσσεται σε ήδη υφιστάμενο ενεργειακό σύστημα ή όχι
- το μέγεθος και τον τύπο του υφιστάμενου συστήματος
- το μέγεθος και τον τύπο του υβριδικού σταθμού
ο υβριδικός σταθμός διαστασιολογείται και μελετάται με σκοπό:
- την κάλυψη της ζήτησης ισχύος κατά τις αιχμές ζήτησης, με σκοπό τη μείωση του κόστους παραγωγής του υφιστάμενου συστήματος
- τη μεγιστοποίηση της παραγωγής ενέργειας από τον υβριδικό σταθμό, στοχεύοντας ακόμα και στην 100% κάλυψη των ενεργειακών αναγκών.
Μονάδες βάσης υβριδικού σταθμού
- Οι μονάδες βάσης ενός υβριδικού σταθμού είναι οι μονάδες μη εγγυημένης παραγωγής.
- Χαρακτηρίζονται ως μονάδες βάσης ακριβώς εξαιτίας του ότι η παραγωγή του υβριδικού σταθμού βασίζεται κυρίως σε αυτές, είναι δηλαδή οι βασικές μονάδες παραγωγής.
- Οι μονάδες βάσης σε ένα υβριδικό σταθμό έχουν απόλυτη προτεραιότητα όσον αφορά στην ένταξή τους στην παραγωγή. Σκοπός του υβριδικού σταθμού είναι η μεγιστοποίηση της αξιοποίησης της μη εγγυημένα παραγόμενης ενέργειας από τις μονάδες βάσης.
Σε ένα υβριδικό σταθμό παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας οι μονάδες βάσης είναι συνήθως:
- αιολικά πάρκα ή μικρές ανεμογεννήτριες
- φωτοβολταϊκοί σταθμοί.
Σε ένα υβριδικό σταθμό παραγωγής θερμικής ενέργειας οι μονάδες βάσης είναι συνήθως:
- ηλιακοί συλλέκτες.
Οι μονάδες αποθήκευσης του υβριδικού σταθμού
Η μονάδα αποθήκευσης σε ένα υβριδικό σταθμό έχει σκοπό, μέσω της αμφίδρομης ροής ισχύος από και προς αυτήν, να προσαρμόσει την τυχαία και μη εγγυημένη παραγωγή ισχύος από τις μονάδες βάσης, η οποία καθορίζεται από τη διαθεσιμότητα του δυναμικού της αξιοποιούμενης τεχνολογίας Α.Π.Ε., στην ανελαστική ζήτηση ισχύος.
Η μονάδα αποθήκευσης δεν παράγει ενέργεια από μία πρωτογενή πηγή. Αντιθέτως αποθηκεύει τη διαθέσιμη ενέργεια από τις μονάδες Α.Π.Ε. που δεν μπορεί να εγχυθεί άμεσα προς κάλυψη της ζήτησης, την οποία επιστρέφει, συνήθως ετεροχρονισμένα, πίσω.
Σε ένα υβριδικό σταθμό παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας οι μονάδες αποθήκευσης είναι συνήθως:
- ηλεκτροχημικοί συσσωρευτές διαφόρων τύπων
- κυψέλες καυσίμου σε συνδυασμό με μονάδες ηλεκτρόλυσης
- αντλησιοταμιευτήρες ή αναστρέψιμα υδροηλεκτρικά
- σταθμοί αποθήκευσης συμπιεσμένου αέρα.
Σε ένα υβριδικό σταθμό παραγωγής θερμικής ενέργειας οι μονάδες αποθήκευσης είναι συνήθως:
- θερμοδοχεία (μπόιλερ)
- δεξαμενές μεγάλης θερμοχωρητικότητας (π.χ. δεξαμενές νερού).
Οι μονάδες εφεδρείας του υβριδικού σταθμού
Σκοπός των μονάδων εφεδρείας σε ένα υβριδικό σταθμό είναι η εγγυημένη παραγωγή ισχύος σε περιπτώσεις αδυναμίας κάλυψης της ζήτησης από τις μονάδες βάσης και από τις μονάδες αποθήκευσης (χαμηλή διαθεσιμότητα δυναμικού Α.Π.Ε. και ταυτόχρονη χαμηλή στάθμη φόρτισης των μονάδων αποθήκευσης).
Η προτεραιότητα των μονάδων εφεδρείας είναι έσχατη, εντάσσονται δηλαδή στην παραγωγή εφόσον πριν έχουν εξαντληθεί οι δυνατότητες παραγωγής από τις μονάδες βάσης και αποθήκευσης.
Η διαστασιολόγηση του υβριδικού σταθμού με ενεργειακά κριτήρια αποσκοπεί στην ελαχιστοποίηση, με απώτερο στόχο το μηδενισμό, της παραγωγής ενέργειας από τις μονάδες εφεδρείας του υβριδικού σταθμού.
Σε ένα υβριδικό σταθμό παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας οι μονάδες εφεδρείας είναι συνήθως:
- ντιζελογεννήτριες μεγάλου μεγέθους
- ηλεκτροπαραγωγά ζεύγη μικρότερου μεγέθους
- μονάδες κυψελών καυσίμου, εφόσον η διαθεσιμότητα του καυσίμου είναι δεδομένη.
Σε ένα υβριδικό σταθμό παραγωγής θερμικής ενέργειας οι μονάδες εφεδρείας είναι συνήθως:
- καυστήρες
- αντλίες θερμότητας.