Одним из главных недостатков возобновляемых источников энергии, в частности солнечной и ветровой, является неравномерность и определенная непредвиденность их временного распределения. На практике эта проблема решается несколькими путями.
Во-первых, это подключение к общей электрической сети. Во время работы энергетической установки используется ее собственная производимая энергия, во время ее простоя потребляемая энергия из сети. Кроме того, когда энергетическая установка вырабатывает энергию, но потребности в ее использовании на месте нет, энергию можно подавать к электрической сети. Такие способы использования солнечных и ветровых установок достаточно распространенными в странах Западной Европы.
Во-вторых, проблема может решаться установкой мощных аккумуляторных батарей, используемых с ветровыми или солнечными установками малой мощности. Здесь проблемой является высокая стоимость таких аккумуляторов.
В-третьих, неравномерность временного распределения природной энергии может преодолеваться использованием гибридных систем, состоящих из различных типов установок альтернативной энергетики. Дальнейшем сосредоточимся именно на этой возможности как таковой, что наиболее экономная по капиталоемкости альтернативных источников энергии и одновременно достаточно гибкая по использованию природных ресурсов.
В последнее время получают широкое использование именно такие гибридные системы, в состав которых входят солнечные и ветровые установки, а также аккумуляторные батареи. Использование таких систем имеет значительные климатические предпосылки для умеренно-континентальных областях земного шара, где циркуляция атмосферы осуществляется в виде циклонной и антициклонической деятельности. Последние создают климатические предпосылки для антисимметрии динамики ГЭР и ВЭР в течение года.
Для характеристики пространственно-временного распределения производительности гибридных систем по территории Украины было проведено расчеты суммарного выработки энергии эталонной гибридной системой, главными составляющими которой являются солнечные батареи установленной мощностью 1500 Вт и ветроустановка установленной мощностью 750 Вт, т.е. с соотношением установленных мощностей 2/1 соответственно.
Так, по отмеченной методике был составлен комплексную карту пространственно-временного распределения производительности гибридной системы (ПГС) по физико-географическими областями равнинной территории страны (рис. 3.6). Годовая производительность эталонной гелио-витроенер-гетичнои гибридной системы в целом существенно, вдвое увеличивается с северо-запада, где составляет около 2000 кВт ч, на юго-восток, где достигает до 3600 кВт ч. Такое значительное увеличение ПХГ определяется в основном резким ростом показателей ВЭР в этом направлении и в значительно меньшей степени ростом ГЭР, хотя последнее тоже имеет место.
Наименьшие значения летнего ПХГ - до 2000 кВт ч - характерные для физико-географических областей, из-за значительной лесистое-мость или особенности гипсометрической строения имеют наименьшую производительность ВЭУ: Киевское, Новгород-Северское и Малое Полесье, Приднепровско-Восточно-Подольский и Северо- Полтавский равнинный лесостепь.
Для большей части территории страны характерны низкие значения ПГС - от 2000 кВт ч до 2400 кВт ч. К этой территории относятся большинство физико-географических областей Полесья, Западно-Украинского края и лесостепной зоны, кроме Восточноукраинского лесостепного края. Для последнего значения годовой ПХГ составляют - 2400-2600 кВт ч, что вызвано увеличением ВЭР территории находится на отрогах Среднерусской возвышенности. Аналогичными значениями характеризуется большая часть Пивничностеповои и Середньостеповои подзоны. Максимальные значения ПГС присущи Приазовской низменной области (3500 кВт ч) Левобережно Днепровско-Приазовского север-ностепового края, также обусловлено максимальным ростом здесь производительности ВЭУ.
Высокие значения (более 3000 кВт ч) имеют области Юго-ностеповои подзоны через сочетание здесь высоких показателей ГЭР со значительными ВЭР.
На картодиаграмах выработки энергии гибридной системой по месяцам можно увидеть некоторое возможное выравнивание месячных сумм выработки энергии за счет комплексного использования ГЭР и ВЭР: в течение зимних месяцев наибольший вклад в ПХГ вносят ВЭР, в летние месяцы - ГЭР.
Однако существуют пространственные особенности динамики ПГС по месяцам. Так, наименьшими амплитудами месячных сумм ПГС характеризуются Харьковский и Сумской возвышенный лесостепь, а также Юго-Полтавский равнинный лесостепь, что объясняется опти-мальнистю соотношение установленных мощностей солнечной и ветровой установок, которое добиралось именно для этих природных условий. Это также свидетельствует о различии динамики ПГС для различных физико-географических областей Украины и необходимость выбора своего оптимального соотношения установленных мощностей для каждой физико-географической области.
Для большинства территории северо-западной части страны требуется увеличение относительной доли установленных мощностей ветроустановок, а для некоторых южных областей можно увеличить относительную долю установленных мощностей солнечных батарей.
Таким образом, с помощью совместного использования солнечных и ветровых ресурсов в гибридных энергетических системах можно достичь более стабильного энергообеспечения, чем отдельным использованием каждого из этих ресурсов.