Aufstockung der Solarstrom kann aktualisierte Stromnetz verlangen.

(ISNS)--eine Stunde im Wert von globalen Sonneneinstrahlung wäre genug, um die weltweite Energiebedarf für ein ganzes Jahr. Aber selbst wenn die Menschheit eines Tages nutzen kann, Solarstrom zu globalen Energiebedarf zu decken, gibt es ein weiteres Problem Ingenieure angehen müssen: Integration von Solarstrom mit vorhandenen elektrischen Netzen.

Eine neue Überprüfung der bestehenden Forschung, online veröffentlicht in der Zeitschrift erneuerbare und nachhaltige Energie warnen Wissenschaftler, dass diese letzteren Herausforderung nicht einfach sein-Ursache Solarzellen – auch bekannt als Photovoltaik werden oder PV Zellen – zahlreiche negative Auswirkungen auf aktuellen Systemen verwendet, um elektrische Energie zu verteilen haben.

Zum Beispiel hält ein mögliches Problem Stromversorgungssysteme ausgewogen, da PV-Zellen das bestehende Netzwerk eingeben, so dass die Gesamtmenge des erzeugten Stroms immer gleich der Menge der verbrauchten vom Netz ist, erklärt Studie Co-Autor Mohamed ElNozahy, ein elektrisches und Computer-Ingenieur an der kanadischen University of Waterloo.

Wenn diese beiden Faktoren – Stromerzeugung und Gesamtlast – nicht ausgewogene überhaupt mal "würde schwere Frequenz- und Spannungsstabilität Probleme auftreten," ElNozahy sagte gehalten werden.

"Recht nicht jetzt, wir diesem macht Gleichgewicht Problem, wie konventionelle Generatoren zu einem großen Teil steuerbar sind."

Wankelmütig Sonnenlicht

Solarenergie, ist auf der anderen Seite viel mehr inkonsistent. Die Menge an Strom aus PV-Zellen kann als Reaktion auf unvorhersehbare Umweltfaktoren wie Wolkendecke und die Temperatur drastisch ändern. Schnell bewegende Wolken können z. B. die elektrische Leistung von PV-Anlagen um bis zu 50 Prozent innerhalb von wenigen Sekunden reduzieren.

Um Solarenergie Schwankungen auszugleichen, übernehmen Ingenieure derzeit schnelle aber relativ teuer-Generatoren, die Frequenz Verordnung Leistungen zu erbringen. Diese Generatoren injizieren Extrapower in Netzwerke, wenn Schwankungen in PV-Leistung dazu führen, dass den erzeugten Strom unterhalb der gewünschten Frequenz von 60 Hertz zu tauchen.

Die Nutzung der Solarenergie erhöht werden kann, ohne auch bestehende Frequenz Verordnung Dienstleistungen zu erhöhen, sagte ElNozahy. "Das erhöht die Kosten für Solarstrom, was schon viel höher als andere Quellen," sagte er.

Einige Experten gehen davon aus, dass ohne Erhöhung der Frequenz-Verordnung-Generatoren verwendet, Solarstrom nicht mehr als 5 Prozent unserer aktuellen Strombedarf liefern kann.

Eine "Bilayer" Lösung

Eine mögliche Lösung für dieses Problem wird durch ElNozahy und Magdy Salama, Professor für Elektrotechnik an der University of Waterloo und Co-Autor des Fachartikels verfolgt.

Ihre Lösung umfasst die Entwicklung einer neuen "Bilayer Architektur" für die Verbreitung von Solarenergie, die drei grundlegenden Komponenten besteht: einem Wechselstrom oder AC, Schicht, umfasst das bestehende Stromnetz, mit Ausnahme von solar Power; ein Gleichstrom, oder DC-Schicht, das Sammeln von Solarstrom gewidmet ist; und eine "kontrollierte Wechselrichter-Schnittstelle", die die Kraft kontrolliert fließen zwischen den beiden Schichten.

Die Architektur wird eine Herausforderung sein, anzunehmen, aber ElNozahy "sicherstellen, dass Solarstrom aus AC-Netzen vollständig entkoppelt ist," erklärt werden.

Infolgedessen macht Überspannungen in der solar-Strom oder DC, Netzwerk hat keine Auswirkungen auf das bestehende Stromnetz.

Probleme gelöst?

Willett Kempton, Professor an der College of Earth, Ocean und Umwelt an der University of Delaware nicht verwickelt in die Studie, räumte ein, dass viele der Herausforderungen für Solarstrom Umsetzung hervorgehoben durch die Überprüfung Papier real sind, sondern stellt fest, dass einige von ihnen bereits Lösungen oder sind relativ einfach zu lösen war.

Zum Beispiel ist ein weiteres Problem hervorgehoben in der Zeitung "Inselnetze" die bezieht sich auf den Zustand, in dem weiterhin ein Stromgenerator Strom zu erzeugen, selbst nachdem das elektrische Rasterfeld heruntergefahren wurde. Inselnetze ist sehr gefährlich für Dienstprogramm Arbeiter versuchen um die Stromversorgung wiederherzustellen und Ausrüstung. Infolgedessen verbieten Versorgungsunternehmen Ausrüstung, die nicht Inselbildung zu verhindern.

ElNozahy und Salama argumentieren, dass während Techniken existieren um Inselnetze in PV-Anlagen zu erkennen, viele von ihnen haben "Nondetection Zonen" – d. h. bestimmte Spannungs- und Werte, die nicht auf eine rechtzeitige Reaktion auslösen. Darüber hinaus würde diese Techniken auf die Gesamtkosten der Integration solar und elektrische Netze fahren.

Kempton widersprach. "Dies ist ein gelöstes Problem", sagte er. "Ich arbeite jetzt mit einem Wechselrichter, die absolut zuverlässig bei der Aufdeckung von Inselbildung... und hat keine Nondetection Zonen."

Kempton ist sehr optimistisch über die Zukunft der erneuerbaren Energien, einschließlich der Solarenergie. In einer Studie, veröffentlicht im Journal of Power Sources vorhergesagt er und sein Team, dass eine Kombination aus Windkraft, Solarenergie, und verbesserte Batterien und Brennstoffzellen voll und ganz einem großen Stromnetz 99,9 Prozent der Zeit bis 2030 auf Kosten vergleichbar mit heutigen Energiekosten antreiben könnte.

ElNozahy stellt fest, dass die Herausforderungen, denen, die er in der Zeitung Highlights, nicht nur für Solarstrom gelten.

"Windkraft ähnliche Problemen leidet," sagte er. "Solarenergie ist jedoch stark abhängig von atmosphärischen Bedingungen und diese Probleme sind daher wichtiger für solar."

Ker als ist ein freiberuflicher Schriftsteller mit Sitz in Südkalifornien.

In Science News Service wird unterstützt durch das American Institute of Physics.