Optimierung eines PV/Mikroturbinen-Hybridsystems für tropisches Klima
Optimization of a PV/microturbine hybrid system for tropical climates
Optimización de un sistema híbrido fotovoltaico/microturbina para climas tropicales
بهینه سازی یک سیستم هیبریدی PV / میکروتوربین برای آب و هوای گرمسیری
Optimisation d'un système hybride PV/microturbine pour les climats tropicaux
Résumé
Ein auf Photovoltaik basierendes Hybridsystem gilt als wirksame Option zur Elektrifizierung abgelegener und isolierter Gebiete fernab des Stromnetzes. Dies gilt für Gebiete, die jährlich eine hohe durchschnittliche Sonneneinstrahlung erhalten. Der Einsatz von Mikroturbinen als Standby-Quelle wird den Einsatz von Hybridsystemen attraktiver machen. Eine Größenoptimierung der Komponenten des Hybridsystems, eine wirtschaftliche Machbarkeitsstudie und ein vollständiger Entwurf des Hybridsystems bestehend aus Photovoltaik (PV)-Modulen, einer Mikroturbine als Notstromquelle und einem Batteriesystem zur Versorgung einer kleinen Gemeinde in einem tropischen Klimagebiet wurden durchgeführt in diesem Beitrag vorgestellt. In diesem Artikel wurden auch ein Szenario, das auf einer eigenständigen PV-Anlage basiert, und ein weiteres Szenario, das nur auf einer Mikroturbine basiert, untersucht und analysiert. Dabei geht es darum, unter Berücksichtigung der Kosten und Schadstoffemissionen für diese Gebiete die geeignetsten auszuwählen. Zur Optimierung der Größen von PV-Anlage und Batteriebank wurde ein Simulationsprogramm basierend auf einem iterativen Ansatz eingesetzt. Basierend auf den optimierten Werten werden dann die Spezifikationen der Hybridsystemkomponenten ermittelt. Zunächst werden die Sonneneinstrahlungsdaten analysiert und auch der Neigungswinkel der PV-Module optimiert. Es hat sich herausgestellt, dass die Elektrifizierung kleiner ländlicher Gemeinden mithilfe dieses Hybridsystems sehr vorteilhaft und konkurrenzfähig gegenüber anderen Arten konventioneller Energiequellen ist, da es sowohl die Betriebskosten als auch die Schadstoffemissionen senkt.
Hybrid system based on photovoltaic is considered an effective option to electrify remote and isolated areas far from grid. This is true for areas that receive high averages of solar radiation annually. Using microturbine as a standby source will make utilization of hybrid systems more attractive. A sizing optimization of the hybrid system components, an economic feasibility study and a complete design of the hybrid system consisting of photovoltaic (PV) panels, a microturbine as a backup power source and a battery system supplying a small community in a tropical climate area were presented in this paper. A scenario depending on PV standalone and another scenario depending on microturbine alone were also studied and analyzed in this paper. This is to select the most appropriate considering cost and pollutant emissions for these areas. A simulation program depending on an iterative approach was used to optimize the sizes of PV system and battery bank. Specifications of the hybrid system components are then determined according to the optimized values. Solar radiation data is firstly analyzed and the tilted angle of the PV panels is also optimized. It is found that electrifying rural small community using this hybrid system is very beneficial and competitive with other types of conventional sources as it decreases both operating costs and pollutant emissions.
El sistema híbrido basado en energía fotovoltaica se considera una opción eficaz para electrificar zonas remotas y aisladas alejadas de la red. Esto es cierto para áreas que reciben altos promedios de radiación solar anualmente. El uso de microturbinas como fuente de reserva hará más atractiva la utilización de sistemas híbridos. Se realizó una optimización del tamaño de los componentes del sistema híbrido, un estudio de viabilidad económica y un diseño completo del sistema híbrido que consta de paneles fotovoltaicos (PV), una microturbina como fuente de energía de respaldo y un sistema de baterías que abastece a una pequeña comunidad en una zona de clima tropical. presentado en este artículo. En este artículo también se estudió y analizó un escenario que depende de la energía fotovoltaica independiente y otro escenario que depende únicamente de la microturbina. Se trata de seleccionar el más adecuado teniendo en cuenta costes y emisiones contaminantes para estas zonas. Se utilizó un programa de simulación basado en un enfoque iterativo para optimizar los tamaños del sistema fotovoltaico y el banco de baterías. A continuación se determinan las especificaciones de los componentes del sistema híbrido según los valores optimizados. En primer lugar se analizan los datos de radiación solar y también se optimiza el ángulo de inclinación de los paneles fotovoltaicos. Se encuentra que electrificar pequeñas comunidades rurales mediante este sistema híbrido es muy beneficioso y competitivo con otro tipo de fuentes convencionales ya que disminuye tanto los costos operativos como las emisiones contaminantes.
سیستم هیبریدی مبتنی بر فتوولتائیک یک گزینه موثر برای برق رسانی به مناطق دورافتاده و ایزوله دور از شبکه در نظر گرفته می شود. این برای مناطقی که سالانه میانگین بالایی از تابش خورشیدی دریافت می کنند صادق است. استفاده از میکروتوربین به عنوان منبع آماده به کار، استفاده از سیستم های هیبریدی را جذاب تر می کند. بهینه سازی اندازه اجزای سیستم هیبریدی، یک مطالعه امکان سنجی اقتصادی و طراحی کامل سیستم هیبریدی متشکل از پانل های فتوولتائیک (PV)، یک میکروتوربین به عنوان منبع تغذیه پشتیبان و یک سیستم باتری تامین کننده یک جامعه کوچک در یک منطقه آب و هوای گرمسیری انجام شد. در این مقاله ارائه شده است. سناریویی بسته به PV مستقل و سناریویی دیگر بسته به میکروتوربین به تنهایی نیز در این مقاله مورد مطالعه و تجزیه و تحلیل قرار گرفت. این برای انتخاب مناسب ترین با توجه به هزینه و انتشار آلاینده ها برای این مناطق است. یک برنامه شبیهسازی بسته به یک رویکرد تکراری برای بهینهسازی اندازههای سیستم PV و بانک باتری استفاده شد. سپس مشخصات اجزای سیستم هیبریدی با توجه به مقادیر بهینه شده تعیین می شود. داده های تابش خورشیدی ابتدا تجزیه و تحلیل شده و زاویه کج پانل های PV نیز بهینه شده است. مشخص شده است که برق رسانی به جامعه کوچک روستایی با استفاده از این سیستم ترکیبی بسیار سودمند و قابل رقابت با سایر انواع منابع معمولی است زیرا هم هزینه های عملیاتی و هم انتشار آلاینده ها را کاهش می دهد.
Le système hybride basé sur le photovoltaïque est considéré comme une option efficace pour électrifier les zones éloignées et isolées, loin du réseau. Cela est vrai pour les zones qui reçoivent chaque année des moyennes élevées de rayonnement solaire. L’utilisation d’une microturbine comme source de secours rendra l’utilisation de systèmes hybrides plus attrayante. Une optimisation du dimensionnement des composants du système hybride, une étude de faisabilité économique et une conception complète du système hybride composé de panneaux photovoltaïques (PV), d'une microturbine comme source d'alimentation de secours et d'un système de batteries alimentant une petite communauté dans une zone climatique tropicale ont été présentés dans cet article. Un scénario dépendant du PV autonome et un autre scénario dépendant de la microturbine seule ont également été étudiés et analysés dans cet article. Il s’agit de sélectionner le plus approprié compte tenu du coût et des émissions polluantes pour ces zones. Un programme de simulation basé sur une approche itérative a été utilisé pour optimiser les tailles du système photovoltaïque et du parc de batteries. Les spécifications des composants du système hybride sont ensuite déterminées en fonction des valeurs optimisées. Les données de rayonnement solaire sont d'abord analysées et l'angle d'inclinaison des panneaux photovoltaïques est également optimisé. Il s'avère que l'électrification des petites communautés rurales à l'aide de ce système hybride est très bénéfique et compétitive par rapport à d'autres types de sources conventionnelles, car elle réduit à la fois les coûts d'exploitation et les émissions de polluants.
Mots clés
Hybridstromsysteme
Photovoltaikstromsysteme
Sonnenlicht
Photovoltaik
Hybridsystem
Wirtschaft
Mikroturbine
Optimierung
PV/Mikroturbinen-Hybridsystemoptimierung
tropisches Klima
Standby-Quelle
Größenoptimierung
Photovoltaikmodule
Batteriesystem
Schadstoffemissionen
Batteriebank
Solar Strahlungsdaten
PV-Module
hybrid power systems
photovoltaic power systems
sunlight
Photovoltaic
Hybrid system
Economics
Microturbine
Optimization
PV/microturbine hybrid system optimization
tropical climates
standby source
sizing optimization
photovoltaic panels
battery system
pollutant emissions
battery bank
solar radiation data
PV panels
sistemas de energía híbridos
sistemas de energía fotovoltaica
luz solar
fotovoltaica
sistema híbrido
economía
microturbina
optimización
optimización del sistema híbrido fotovoltaico/microturbina
climas tropicales
fuente de reserva
optimización de tamaño
paneles fotovoltaicos
sistema de baterías
emisiones contaminantes
banco de baterías
solar datos de radiación
آب و هوای گرمسیری
منبع آماده به کار
بهینه سازی اندازه
پانل های فتوولتائیک
سیستم باتری
بانک باتری
آلاینده های الکترونیکی داده های تشعشع
پانل های PV
سیستم های قدرت هیبریدی
سیستم های قدرت فتوولتائیک
نور خورشید
فتوولتائیک
سیستم هیبریدی
اقتصاد
میکروتوربین
بهینه سازی
بهینه سازی سیستم هیبریدی
PV/میکروتوربین
systèmes d'alimentation hybrides
systèmes d'alimentation photovoltaïques
lumière du soleil
photovoltaïque
système hybride
économie
microturbine
optimisation
optimisation du système hybride PV/microturbine
climats tropicaux
source de secours
optimisation du dimensionnement
panneaux photovoltaïques
système de batterie
émissions de polluants
parc de batteries
solaire données de rayonnement