ترکیبی از فناوری‌ها برای افزایش تولید برق
پروژه‌ای در اورگان که اخیرا آنلاین شده است یک نمونه است. به گفته توسعه‌دهندگان مشترک آن، این پروژه یک نیروگاه در مقیاس کاربردی است که تولید باد و خورشید را با انرژی ذخیره‌شده در باتری ترکیب می‌کند. شرکت‌ها همچنین به دنبال طراحی هیبریدی با استفاده از هیدروژن، انرژی زمین‌گرمایی و ذخیرهسازی هیدروژنی هستند. گروه‌های تحقیقاتی که این نیروگاه‌ها را ردیابی و داده‌های آنها را جمع‌آوری می‌کنند، خاطرنشان می‌کنند که هیبریدها شامل دو یا چند منبع تولید می‌شوند. برای پروژه‌های انرژیهای تجدیدپذیر، پروژه‌های هیبریدی معمولا به عنوان نیروگاه‌هایی در نظر گرفته می‌شوند که حداقل دو شکل از فناوری را ترکیب می‌کنند مانند ذخیره انرژی خورشیدی + باتری (BESS)، باد + BESS یا خورشیدی + باد + BESS. کوین کولستد، مدیر توسعه کسب و کار Energy Shares، می‌گوید: برخی از مزایای نیروگاه‌های هیبریدی، افزایش قابلیت توزیع، در دسترس بودن منابع بیشتر و استفاده کارآمدتر از ارتقای شبکه برق شهری است.
در یک مثال ساده، نیروگاه‌های خورشیدی فقط در ساعات روز برق تولید می‌کنند، اما یک پروژه هیبریدی خورشیدی + باد + BESS ممکن است بسته به منابع بادی و خورشیدی موجود و ظرفیت BESS، قادر به تولید برق ۲۴ ساعته باشد. همچنین نیروگاه‌های هیبریدی می‌توانند بسیاری از خدمات جانبی مهم از جمله تنظیم فرکانس، کنترل توان فعال‌سازی مجدد و ولتاژ و ذخایر عملیاتی و چرخشی را ارائه دهند.
داده‌های آزمایشگاه برکلی نشان می‌دهد در پایان سال ۲۰۲۱، نزدیک به ۳۰۰ نیروگاه هیبریدی، با ظرفیت بیش از یک مگاوات، در سراسر ایالات متحده کار می‌کردند که در مجموع نزدیک به ۳۶ گیگاوات ظرفیت تولید و ۲/ ۳ تا ۱/ ۸ گیگاوات ساعت ذخیره انرژی داشتند. تاسیسات ذخیرهسازی خورشیدی پلاس رایج‌ترین آنها هستند. در این گزارش آمده است که بسیاری از ظرفیت‌های ذخیرهسازی انرژی جدید در سال گذشته، مبتنی بر افزودن باتری‌‌ها به ارائه خورشیدی موجود بوده است. بر اساس این گزارش، محققان برکلی نزدیک به ۲۰ پیکربندی دیگر از نیروگاه‌های هیبریدی، از جمله چندین نیروگاه سوخت فسیلی را شناسایی کردند.
دیوید لینکلن، معاون ارشد گروه روزندین، می‌گوید که این شرکت تعدادی پروژه ذخیرهسازی PV، متصل به جریان‌های AC و DC در مراحل مختلف توسعه و ساخت را دارد. جاش کان، مدیر ارشد توسعه و ساخت برای شرکت آروون، یک شرکت پیشرو در زمینه انرژیهای تجدیدپذیر، می‌گوید رایج‌ترین پیکربندی طراحی شده توسط شرکت او یک آرایه خورشیدی فتوولتائیک است که در ایستگاه فرعی پروژه با یک سیستم ذخیره انرژی باتری لیتیوم یونی AC کوپل شده است. کان در ادامه افزود، آرایه خورشیدی ۲۳۲ مگاواتی با یک سیستم ذخیره انرژی ۹۰ مگاوات و۳۶۰ مگاوات ساعت، تلاش مشترک آروون و روزندین است که انرژی تجدیدپذیر و قابل اعتمادی را برای شهرهای محلی نوادا و کالیفرنیا فراهم می‌کند. وی خاطرنشان کرد که سایر تاسیسات هیبریدی آروون، انرژی BESS را در مدار DC درست قبل از اینورترها جفت می‌کنند، یا سیستمهای ذخیرهسازی انرژی خورشیدی را با مزارع بادی در مکان‌‌هایی که دارای منابع خورشیدی و بادی قوی هستند، ترکیب می‌کنند.
دانیل کیسمنت، مدیر بازارهای برق آروون، گفت: یکی از چالش‌‌های انرژیهای تجدیدپذیر، متناوب بودن منابع آن است. با ترکیب انرژی باد یا خورشید با BESS در یک پیکربندی هیبریدی، باتری می‌تواند انرژی تجدیدپذیر را تقویت کند تا بتواند بلوک‌‌های مسطح و قابل پیش‌‌بینی انرژی را برای هر ساعت از شبانه‌روز تولید کند. بسته به اندازه BESS، همچنین می‌تواند انرژی تجدیدپذیر را به زمان‌هایی از روز که بار شبکه در بالاترین حد خود است تغییر دهد و در زمانی که شبکه بیشترین نیاز را به آن دارد، انرژی قابل اعتماد و پاکی را ارائه دهد. هیچ نگرانی درباره کیفیت برق یک نیروگاه هیبریدی وجود ندارد. در واقع، هنگامی که یک BESS به یک نیروگاه اضافه می‌شود، توانایی کنترل فرکانس و ولتاژ با توجه به سرعتی که BESS می‌تواند به سیگنال‌‌های ارسال‌شده پاسخ دهد را خواهد داشت.
تیم آلن، مدیرعامل شرکت راه‌حل‌های انرژیPXiSE، که اکنون بخشی از یوکوگاوا است، می‌گوید قانون کاهش تورم تغییراتی را برای اپراتورهای نیروگاه‌های هیبریدی ایجاد خواهد کرد. وی افزود: ما در درجه اول روی نیروگاه‌های هیبریدی تمرکز کرده‌ایم که شامل سیستمهای ذخیره انرژی خورشیدی PV و باتری یا سیستمهای ذخیره انرژی باد و باتری می‌شود. یک نیروگاه با چند منبع انرژی، انعطاف‌‌پذیری بیشتری در نحوه کسب درآمد دارد، زیرا مالک نیروگاه می‌تواند انرژی خورشیدی PV و باتری را به عنوان نیروگاه جداگانه راه‌‌اندازی کند، که این امر امکان ایجاد حداکثر فرصت‌‌های بهینه‌‌سازی درآمد را فراهم می‌کند.
آلن خاطرنشان کرد پیشرفت‌های فناوری حتی به سیستمهای هیبریدی که از سوخت‌های فسیلی استفاده می‌کنند نیز کمک می‌کند. او گفت: در مواردی که ژنراتورهای سوخت فسیلی با فتوولتائیک خورشیدی و ذخیره انرژی باتری ترکیب می‌شوند، می‌توان از نرم‌‌افزار مدیریت شبکه در نیروگاه استفاده کرد تا کارآیی ژنراتورهای سیستم را به‌طور مستقل بهبود بخشد. در این میان جیمز فریزر، معاون امرسون در انرژیهای تجدیدپذیر، به برخی از راه‌هایی که شرکت‌‌های برق و دیگر مولدهای برق می‌توانند به رشد تاسیسات هیبریدی کمک کنند، اشاره کرد. فریزر گفت: راه‌های زیادی برای ایجاد یک سیستم انرژی هیبریدی برای استفاده در ساعات اوج بار و غیر اوج بار وجود دارد که این موارد عبارتند از:
• افزودن ذخیره انرژی باتری به مزارع بادی و نیروگاه‌های خورشیدی.
• توسعه تولید یکپارچه انرژی تجدیدپذیر، تولید هیدروژن سبز و ذخیرهسازی انرژی و نیروگاه‌هایی که از توربین‌های دارای قابلیت سوخت هیدروژنی استفاده می‌کنند.
• یکپارچه‌سازی نیروگاه‌های برق‌آبی کوچک جریان رودخانه با ریزشبکه‌های شهری.
• اتصال تاسیسات خورشیدی به نیروگاه گاز طبیعی.
• استفاده از منابع انرژی تجدیدپذیر یا هسته‌ای برای تولید و ذخیره هیدروژن سبز.
• افزودن پنل‌های خورشیدی شناور به مخازن آبی.
• ایجاد نیروگاه‌های مجازی که شامل گروهی از مولدهای کوچک‌تر مانند توربین‌های بادی، خورشیدی، گازی، یا برنامه‌هایی برای پاسخگویی به تقاضا هستند که به صورت مجازی مانند یک تاسیسات بزرگ‌تر عمل می‌کنند.
