Development of a renewable hybrid power plant with extended utilization of pumped storage unit equipment

The scheme of a renewable hybrid power plant with the extended use of the installed equipment of the pumped storage unit for the conversion of the photovoltaic and wind generators direct current to the alternating one is proposed. The scheme is based on existing components with widely used proven technology. To output the power of solar and wind generators to the grid and for DC to AC conversion, a synchronous generator of the pumped storage unit is used in addition to grid inverters. An induction motor, powered through a variable frequency drive from a common DC bus, is used together with a hydraulic turbine to rotate the generator. In addition, batteries and capacitors banks are connected to the DC bus. The possibility of using various types of electric machines to drive a synchronous generator is analyzed and the preference of an induction motor is shown. The response of an induction motor to rotational speed fluctuations is modeled and its capability to participate in the network frequency regulation is shown. With the example of a typical daily load and generation profile, it is shown that the proposed solution for DC to AC conversion has an efficiency close to that of the grid inverter. The proposed scheme of the hybrid power plant can increase the reliability of renewable energy sources and the stability of the network frequency. This is achieved due to increasing the inertia of the rotating masses in the power system, the power factor control capabilities of the synchronous generator and the proper response of induction motor to rapid fluctuations of the rotation speed. The creation of such hybrid power plants opens the way for a further increase in the share of renewable energy sources in the power system.Запропоновано схему гібридної відновлюваної електричної станції з розширеним використанням встановленого обладнання гідроакумулюючого блока для перетворення постійного струму фотоелектричних та вітрових генераторів в змінний. Схема базується на наявних компонентах з широко використовуваною відпрацьованою технологією. Для видачі потужності та перетворення постійного струму сонячних та вітрових генераторів в змінний окрім мережевих інверторів використовується синхронний генератор гідроакумулюючого блоку. Для обертання генератора крім гідротурбіни також використовується асинхронний двигун, підключений через частотно-регульований привод до загальної шини постійного струму станції. Крім того, до шини постійного струму підключені електрохімічні акумулятори і батареї конденсаторів. Проаналізовано можливість використання різних типів електричних машин для приводу синхронного генератора і показано перевагу асинхронного двигуна. Змодельовано реакцію асинхронного двигуна на коливання швидкості обертання і показано його здатність брати участь в регулюванні частоти мережі. На прикладі типового добового графіка навантаження і генерації показано, що запропоноване рішення по перетворенню постійного струму в змінний має ККД, близький до ККД мережевого інвертора. Запропонована схема гібридної станції дозволяє підвищити надійність роботи відновлюваних джерел енергії і стабільність частоти мережі. Це досягається завдяки збільшенню інерції обертових мас в енергосистемі, можливості управління коефіцієнтом потужності синхронного генератора і властивій асинхронному двигуну реакції на коливання швидкості обертання. Створення таких гібридних станцій відкриває шлях до подальшого збільшення частки відновлюваних джерел в енергосистемі

Geographical interdependence, international trade and economic dynamics: the Chinese and German solar energy industries

The trajectories of the German and Chinese photovoltaic industries differ significantly yet are strongly interdependent. Germany has seen a rapid growth in market demand and a strong increase in production, especially in the less developed eastern half of the country. Chinese growth has been export driven. These contrasting trajectories reflect the roles of market creation, investment and credit and the drivers of innovation and competitiveness. Consequent differences in competiveness have generated major trade disputes

Die Erstellung von Solaranlagen auf oder im Umkreis von Schutzobjekten

Mit der Absicht, den Ausbau der erneuerbaren Energien zu beschleunigen, haben Parlament und Volk Solaranlagen von der Baubewilligungspflicht befreit: Seit dem 1. Mai 2014 gilt für genügend angepasste Solaranlagen in Bau- und Landwirtschaftszonen nur noch eine Meldepflicht. In klaren Fällen mag diese Meldepflicht eine Verbesserung im Sinne einer Beschleunigung der Verfahren darstellen; in Fällen allerdings, wo Interessen des Denkmalschutzes oder des Ortsbildschutzes betroffen sein könnten, führt die Meldepflicht zu Rechtsunsicherheit. Aufgrund der fehlenden Beschwerdemöglichkeit im Meldeverfahren kann die Erstellung der Solaranlage erst nachträglich angefochten werden, was für alle Betroffenen mit Nachteilen verbunden ist. Denkmalschutz und Ortsbildschutz müssen unabhängig von der Verfahrensart berücksichtigt werden. Das Meldeverfahren erlaubt den zuständigen Behörden aber keine umfassende Prüfung und umfassende Abwägung der sich im Einzelfall gegenüberstehenden Interessen. Tangiert eine gemeldete Solaranlage Schutzanliegen, ist es daher für alle Beteiligten sinnvoll, die Anlage in einem Baubewilligungsverfahren zu beurteilen

Transforming the energy system - the evolution of the German technological system for solar cells

To improve our understanding of processes involved in the formation and growth of new technological systems in the energy sector and to identify the associated key challenges for policy makers managing the transformation process, we examine the development of the German technological system for solar cells over the past twenty-five years. We use a 'technological system' approach in which we will trace the evolution of actors, networks and institutions that have a bearing on the generation and diffusion of solar cells. An initial preparatory stage lasted until about 1989 and was mainly characterised by knowledge build up induced by a Federal RDD programme. This was followed by a second stage characterised by political struggle over the regulatory framework and subsequently the beginning of a virtuous circle for solar cells. In the concluding discussion, we emphasise four key features of the evolution of the technological system: (1) the role of a coalition of system builders which successfully influenced the regulatory framework so that markets could be formed: (2) the considerable length of the learning period and the large number of actors which need to learn; (3) the importance of policies which form early markets (not only early niche markets, but beyond those) as only markets may induce firms to enter and learn, and (4) the need to run market formation policies simultaneous to policies which maintain technological variety.new technology, growth and formation, solar cells, Germany

Die Zukunft der Energieversorgung in Indien

Der Energiebedarf eines Landes wird wesentlich durch die Bevölkerungsgröße und das Einkommen bestimmt. In Indien leben mehr als 1,22 Milliarden Menschen. Damit ist es der Staat mit der - nach der Volksrepublik China - zweitgrößten Bevölkerung (vgl. UN 2011). Dafür hat die Bevölkerung in den letzten 10 Jahren um 16,2 % zugenommen und bis zum Jahr 2030 (2050) wird mit einer weiteren Zunahme um 24,4 % (38,2 %) auf 1,52 (1,69) Milliarden Menschen gerechnet. Schon deshalb hat Indien eine zentrale Bedeutung für die weltweite Energienachfrage. --

Beschäftigungswirkungen beim Übergang zu einer alternativen Energiestruktur

"Konfrontiert mit der stetigen Verknappung von Öl und Gas, mit Sicherheits- und Umweltproblemen in Verbindung mit Kohle - und Kern-Energie sowie mit den steigenden Preisen dieser nicht regenerierbaren Brennstoffe, konzentriert sich das Interesse in steigendem Maße auf die Möglichkeiten einer alternativen Energiestruktur und auf die Frage nach den Beschäftigungswirkungen, die sich dabei ergeben würden. Das hier im Gegensatz zu herkömmlichen Projektionen für die USA entwickelte Szenario stellt im Schwerpunkt auf rationelle Energieverwendung sowie direkte und indirekte Nutzung von Sonnenenergie ab. Vorgesehen wird im einzelnen eine bessere Isolation von Privat- und Geschäftsgebäuden sowie Ausstattung mit passiven und aktiven Solarsystemen. Im industriellen Bereich werden energieeffizientere Methoden, wie Kraft-Wärme-Kopplung, Solarkollektoren und mehr Recycling erwartet. Das Transportwesen soll durch leistungsfähigere Kraftfahrzeuge und den verstärkten Einsatz von Massentransportmitteln verbessert werden. Methan- und Alkoholgewinnung aus Biomasse-Abfällen, die Verwendung von Solarzellen sowie wind- und sonnenbetriebene Generatoren sollen weitere Energiepotentiale nutzbar machen. In den USA sind hierfür bis 1990 Investitionen in Höhe von 500 Mrd. $(in Preisen von 1978) erforderlich, ab 1990 jährliche Investitionen in Höhe von 66 Mrd.$, das sind 13% der privaten Bruttoanlageinvestitionen. Die vorgesehenen Maßnahmen zur rationelleren Energieverwendung und Nutzung von regenerierbaren Energiequellen würde bis 1990 in der Gesamtwirtschaft per Saldo zu zusätzlich 2.170.000 Arbeitsplätzen führen. Ein Viertel der Investitionen und Arbeitsplätze entfallen dabei auf die rationelle Energieverwendung, drei Viertel auf die direkte und indirekte Nutzung der Solarenergie, deren Anteil bis 1990 auf 13% steigen könnte. Durch die Maßnahmen könnte 1990 insgesamt, einschließlich Solarenergie, mit 76 quads nicht mehr Energie verbraucht werden als 1977. Der Verbrauch an erschöpfbarer Energie sänke sogar um 15%, der Stromverbrauch um 29%. Damit verbunden würde sich die Zahl der Arbeitsplätze in den brennstoff- und elektrizitätserzeugenden Wirtschaftszweigen (einschließlich Vor- und Zulieferer) um 1.137.000 verringern. Andererseits entstünde durch die Energieeinsparung ein zusätzlich verfügbares Einkommen, das, wenn es für andere Güter und Dienstleistungen ausgegeben wird, zusätzlich 1.870.000 Arbeitsplätze schaffen würde. Insgesamt ergäbe sich also bei diesem Szenario ein Netto-Beschäftigungseffekt von 2.903.000 neuen Arbeitsplätzen. Weitere positive Effekte werden in der dann aufgrund der spezifischen Technologie entstehenden dezentralen Beschäftigungsstruktur gesehen, sowie in dem Umstand, daß die vorgesehenen alternativen Energiegewinnungs- und Verwendungsverfahren arbeitsintensivere Produktionsprozesse erforderlich machten, so daß mit einem tendenziellen Rückgang der Arbeitslosigkeit zu rechnen wäre."regenerative Energie, Beschäftigtenstruktur, Solarenergie, USA

A new concept in compressed air energy storage

Tese de mestrado integrado, Engenharia da Energia e do Ambiente, Universidade de Lisboa, Faculdade de Ciências, 2015The aim of this master thesis is to explore a new concept in energy storage, the liquid assisted compressed air energy storage (LACAES). Several other energy storage technologies were briefly reviewed to set a comparative basis for LACAES. The fundamentals of compressed air energy storage (CAES) are explained, and an essential introduction to LACAES is made, emphasizing the advantages of LACAES over conventional CAES. From this comparison the most promising applications for LACAES technology are chosen. For one of the applications, in the field of human generated and stored power, an early prototype, named KeepIt™ is built and tested. The efficiency of the system, the possibility of power output control and the performance of crucial components are evaluated. Although KeepIt™ early prototype had a maximum efficiency of about 7 %, the guidelines for further development are well defined and great improvements on the performance are foreseen in future work.O objectivo desta tese de mestrado foi a de explorar o conceito da tecnologia de armazenamento de energia por ar comprimido assistida por líquido (LACAES). O armazenamento de energia tem um papel cada vez mais importante em sistemas de energia, desde armazenamento para a rede emobilidade eléctrica, as aplicações são imensas. Istomanifestase numa expectativa de crescimento de mercado em 10 vezes da actual dimensão em 2018 (Miller, 2014). Este crescimento tem vindo a alimentar um crescimento de investigação nas áreas de armazenamento por ar comprimido (CAES) devido ás suas características promissoras (Najjar u. Zaamout, 1998). Ainda assim o CAES não é ainda uma solução competitiva para omercado, essencialmente porque requer a queima de gás natural para compensar as ineficiências do armazenamento. A tecnologia LACAES vem resolver as ineficiências existentes no CAES com a introdução de compressões e expansões isotérmicas. Nesta tese, tecnologias de armazenamento de energia são revistas em síntese e, posteriormente, comparadas com LACAES. Os fundamentos da tecnologia de armazenamento de energia comar comprimido (CAES) são apresentados. As vantagens de LACAES sobre CAES são apresentadas e a LACAES é explicada. Desta comparação determinam-se as melhores aplicações para a tecnologia LACAES. Para a aplicação de produção e armazenamento de energia por esforço humano, um protótipo designado por KeepIt™é construído e testado. Testou-se a eficiência deste sistema, a eficácia do sistema de controlo de potência e o desempenho de componentes essenciais. Ainda que o protótipo KeepIt™tenhaumaeficiência de cerca de 7 %, osmelhoramentos necessários são descritos e uma grande melhoria na eficiência está prevista em trabalho futuro