Indičtí vědci vyvinuli systém, v jehož rámci přečerpávací vodní zařízení ukládá elektřinu ze sítě v době mimo špičku, čerpáním vody do horní nádrže. Během špičkových hodin systém napájí zátěž, spíše než odebírá energii ze sítě. Výzkumníci z Amrita University v Indii studovali, jak by se daly plovoucí FV v malém měřítku kombinovat s přečerpávacími vodními nádržemi v dotovaných prostředích.
Malosériová plovoucí elektrárna
„Naše konfigurace systému se původně aplikovala na dotovaný indický trh, ale lze ji také využít a provozovat ziskověji bez dotací,“ řekl výzkumník B. Shyam.
Vědci simulovali systém založený na vodní nádrži u přehrady Meenar-I v indickém státě Kerala. Zvažovali dotovaný denní tarif (ToD) pro projekty obnovitelné energie v regionu. Malosériové zařízení se modelovalo pomocí MATLAB 2021b a pro optimální plánování a návrhy se použily dva různé algoritmy.
,,Horní a dolní nádrže jsou od sebe vzdáleny 800 metrů a dostupná výška je asi 90 metrů,“ uvedli vědci.
V navržené konfiguraci systému přečerpávací vodní zařízení akumuluje elektřinu ze sítě v době mimo špičku čerpáním vody do horní nádrže. Během špičkových hodin systém napájí zátěž a nedostává energii ze sítě.
Jeho provozní režim je dán cenami elektřiny, poptávkou po zatížení, dostupností solární fotovoltaiky a stavem zásobníku. FV systém je umístěn v horní nádrži a má výkon 250 kW. 850 solárních modulů má účinnost přeměny energie 16 % a teplotní koeficient 0,47 % na stupeň Celsia. Předpokládá se, že ztráty odpařováním vody jsou minimální kvůli přítomnosti plovoucího krytu.
Provozní režimy
Pro denní plánování vědci zvažovali šest provozních režimů:
- Napájení zajištěno výhradně síťovou elektřinou
- Kombinovaná výroba ze sítě, plovoucí solární energie a přečerpávací vodní elektrárny, přičemž počáteční objem je k dispozici 60 %.
- Kombinovaná výroba ze sítě, plovoucí solární energie a přečerpávací vodní elektrárny s 20% počátečním dostupným objemem
- Napájení zajištěno sítí a plovoucí FV
- Kombinovaná výroba ze sítě, plovoucí solární energie a přečerpávací vodní elektrárny s počátečním objemem 60 % a exportem do sítě
- Kombinovaná výroba ze sítě, plovoucí solární energie a přečerpávací vodní elektrárny s 20% počátečním objemem a exportem do sítě
Poslední konfigurace měla nejnižší denní provozní náklady a vybrala se jako základní případ pro další zkoumání.
,,Pro případ-VI je účinnost systému kolem 57,13 %,“ uvedli vědci. „Když se model simuluje s podmínkami Case-VI pro typický den, denní provozní náklady se sníží asi o 40 %… Jakmile se úložiště nasytí, přebytečnou energii z FV modulů nelze uložit.“
Prostřednictvím své analýzy akademici zjistili, že fotovoltaický systém může dosáhnout úspor při vyrovnaných nákladech 0,8518 INR (0,011 $)/kWh a vyrovnaných nákladech na skladování (LCOS) ve výši 4,2713 INR/kWh.
„Velikost fotovoltaického systému je pro konfiguraci systému zásadní. Využití dané plochy nádrže na její maximální kapacitu přinese nejnižší jednotkové a provozní náklady. Kvůli praktickým omezením se však může pro instalaci fotovoltaických modulů využívat pouze část zásobníku. Stávající rozsáhlé kaskádové elektrárny integrované s plovoucím fotovoltaickým systémem mohou produkovat lepší LCOS,“ řekl Shyam.
Výzkumníci popsali malosériový navrhovaný přístup v „Proveditelnost plovoucího solárního PV integrovaného přečerpávacího systému pro mikrosíť připojenou k síti v prostředí statického denního tarifu: Případová studie z Indie“, publikovaná v Renewable Energy.
Zdroj: pvmagazine, Vapol