سیستم انرژی تجدید‌پذیر تلفیقی
سیستم‌های انرژی تجدید پذیر تلفیقی (hybrid renewable energy systems) یا HRES برای تولید برق در مناطق دور افتاده در حال فراگیر شدن هستند که دلیل آن پیشرفت در تکنولوژی انرژی‌های تجدید پذیر (renewable energy) و افزایش قیمت فرآورده‌های نفتی بوده است. سیستم انرژی ترکیبی معمولا از دو یا چند منبع انرژی تجدید پذیر استفاده می‌کند که در کنار هم به افزایش کارایی سیستم و تعادل بیش‌تر در تامین انرژی می‌پردازند. در ادامه به چند نمونه از سیستم‌های انرژی تجدید‌پذیر ترکیبی اشاره خواهد شد.
فرض کنید یک منبع تغذیه وظیفه تامین 100 درصد نیاز یک بار را داشته باشد و هیچ سیستم تجدید پذیری به تنهایی امکان برآورده کردن این نیاز را نداشته باشد؛ بنابراین دو یا چند سیستم انرژی تجدید پذیر می‌توانند ترکیب شوند. می‌توان 60 درصد از آن را از یک سیستم زیست توده (biomass system)، 20 درصد از یک سیستم انرژی باد (wind energy) و بقیه آن از پیل‌های سوختی (fuel cells) تامین کرد. بنابراین ترکیب تمام این سیستم‌های انرژی تجدید پذیر می‌توانند 100 درصد توان و انرژی مورد نیاز را برای باری همانند یک خانه و یا اداره تامین کنند.
فتوولتاییک-باد
روش دیگر برای سیستم انرژی ترکیبی، یک آرایه فتو ولتاییک (photovoltaic array) است که با یک توربین باد (wind turbine) کوپل شده باشد. مزیت این سیستم، خروجی بیش‌تر توربین‌های بادی در زمستان است، در حالی که در طول تابستان پانل‌های خورشیدی خروجی پیک تولید خود را دارند. این سیستم انرژی ترکیبی اغلب منجر به راندمان و بازگشت اقتصادی و زیست محیطی بیش‌تری نسبت به سیستم‌های تنهای بادی، خورشیدی، زمین گرمایی (geothermal) و یا سیستم‌های مستقل تولید سه‌گانه (trigeneration stand-alone systems) می‌شوند.
نیروگاه هایبرید کاملا تجدید پذیر (completely renewable hybrid power plant) شامل انرژی‌های خورشیدی، بادی، زیست توده و هیدروژنی، یک نیروگاه هایبریدی متشکل از این چهار منبع انرژی تجدید پذیر است که را می‌توان به وسیله استفاده مناسب از این منابع با یک شیوه کاملا کنترل شده آن را به بهره‌برداری رساند.
غلبه بر کاستی‌ها
بسیاری از ما در حال حاضر می‌دانیم که چگونه یک سیستم تولید برق خورشیدی/ بادی/زیست توده کار می‌کنند. تمام این سیستم‌ها دارای برخی اشکالات هستند؛
- پانل‌های خورشیدی بیش از حد گران هستند، هزینه تولید برق با استفاده از آن‌ها بیش‌تر از فرآیندهای متداول است و در شب و یا روزهای ابری در دسترس نیستند.
- توربین‌های بادی (wind turbines) نمی‌تواند در سرعت باد بالا و یا پایین کار کنند.
- پلانت‌های زیست توده در دماهای پایین دچار خرابی می‌شوند.
اگر هر سه انرژی را در یک سیستم تولید توان هایبرید ترکیب کنیم، بر حسب واحد کنترل می‌توان از بخشی یا تمام اشکالات اجتناب کرد زیرا کاستی‌های یک سیستم انرژی را می‌توان با سیستم دیگر جبران کرد. در طراحی یک پلانت تجدید پذیر هایبرید می‌توان از امتیازات زیر بهره گرفت:
- در نیم‌کره شمالی به طور کلی دیده می‌شود که در یک روز بادی انرژی خورشیدی محدود است و بالعکس.
- در تابستان و فصل بارانی، پلانت زیست توده می‌تواند با تمام توان کار کند تا تولید برق بالاتر از شرایط گفته شده باشد.
- هزینه پنل‌های خورشیدی را می‌توان با استفاده از عدسی‌های شیشه‌ای، آینه برای گرم کردن سیال به عنوان مثال در برج مکشی خورشیدی که می‌تواند توربین‌های مشترک استفاده شده برای باد و منابع دیگر را بچرخاند، کاهش داد.
حال مشکل در مورد شب‌های زمستان و یا روزهای ابری زمستان با سرعت باد بسیار پایین برقرار می‌ماند. در این‌جا کارکرد هیدروژن خود را نشان می‌دهد. همان طور که می‌دانیم فرآیند الکترولیز می‌تواند با شکستن آب به هیدروژن و اکسیژن، تولید هیدروژن کند که می‌توان آن را ذخیره کرد. هیدروژن یک سوخت خوب است و با اکسیژن می‌سوزد و تولید آب می‌کند. هیدروژن می‌تواند برای حفظ دمای مخزن زیست توده در زمستان مورد استفاده قرار گیرد؛ به طوری که می‌توان بیوگاز را با مقدار بهینه برای تولید برق تولید کرد. همان‌طور که در بالا گفته شد، بیوگاز یک منبع خوب در فصل تابستان است و در این زمان انرژی خورشیدی نیز در پیک دسترسی است.
- در صورتی که عرضه و تقاضا به درستی بررسی و محاسبه شده باشد، انرژی اضافی را می‌توان در تولید هیدروژن استفاده نمود و می‌توان هیدروژن را ذخیره کرد. در روز آفتابی، بادی و گرم، توربین با سرعت کامل کار می‌کند و برق تولیدی بیشینه است. این توان اضافی را می‌توان برای فرآیند تولید هیدروژن مصرف نمود.
- در زمستان مصرف انرژی نیز کم می‌شود که این تا حدی مشکل کاهش میزان تولید را جبران می‌کند.
