vignette| Premier système d'alimentation hybride. Le moteur à essence/kérosène entraîne la dynamo qui charge la batterie de stockage . Un système d'alimentation hybride, ou un système hybride d'énergie, est un dispositif combinant différentes technologies pour produire de l'énergie.
En génie électrique, le terme « hybride » décrit un système combiné de stockage d'électricité et d'énergie.
Le photovoltaïque, l'éolien et divers types de générateurs comme les groupes électrogènes diesel sont typiquement associés pour produire de l'électricité dans une centrale hybride.
Les centrales électriques hybrides contiennent une composante d'énergie renouvelable, souvent le photovoltaïque, dont la production est complétée par un autre type de génération ou de stockage, telle qu'un groupe électrogène diesel, une pile à combustible ou un système de stockage sur batterie. Ils peuvent également fournir d'autres formes d'énergie telles que la chaleur pour certaines applications.
Système hybride Les systèmes hybrides sont la combinaison d'au moins deux modes de production d'électricité, généralement des technologies renouvelables telles que le solaire photovoltaïque (PV) et les éoliennes. Ils assurent un niveau élevé de sécurité énergétique grâce à ces assemblages, intègrent souvent un système de stockage (batterie, pile à combustible) ou un petit générateur à combustible fossile pour assurer une fiabilité et une continuité optimales de production d'énergie.
Les systèmes hybrides d'énergie renouvelable ont un certain succès en tant que systèmes d'alimentation autonomes dans les régions éloignées, grâce aux progrès techniques des énergies renouvelables et de la hausse subséquente des prix des produits pétroliers. Un système d'alimentation hybride, ou énergie hybride, se compose généralement d'au moins deux sources d'énergies renouvelables, utilisées ensemble pour fournir une efficacité accrue du système ainsi qu'un meilleur équilibre de l'approvisionnement énergétique.
Les types
Hydroélectricité et solaire
L'énergie solaire flottante s'ajoute généralement à l'hydroélectricité existante après la construction du barrage.
Solaire et éolien vignette| Système hybride solaire et éolien vignette|500x500px| Schéma fonctionnel d'un système d'énergie hybride PV/éolien Un autre exemple de système d'alimentation hybride est le générateur photovoltaïque couplé à une éolienne. Il profite plus de l'éolien pendant l'hiver, alors que pendant l'été, les panneaux solaires produiraient leur puissance de pointe. Les systèmes énergétiques hybrides offrent souvent de meilleurs rendements économiques et environnementaux à ceux des systèmes autonomes éoliens, solaires, géothermiques ou de trigénération. vignette|267x267px| Éolienne à axe horizontal, combinée à un panneau solaire sur un pylône d'éclairage à Weihai, province du Shandong, Chine Une utilisation combinée des systèmes éolien-solaire se traduit, dans de nombreux endroits, par une puissance de sortie plus régulière car les ressources sont anti-corrélées. L'utilisation combinée de systèmes éoliens et solaires est donc très pertinente pour une intégration à grande échelle du réseau.
Un système hybride d'un coût de de dollars a été installé en 2019, à Pelican Rapids dans l'ouest du Minnesota. Il tourne à d'énergie solaire grâce à l'onduleur d'une éolienne de , augmentant le facteur de capacité et réduisant les coûts de par an. Les contrats d'achat limitent le distributeur local à 5 % d'autoproduction maximum.
La Tour de la Rivière des Perles à Guangzhou, en Chine, combine des panneaux solaires sur ses fenêtres et plusieurs éoliennes à différents étages de sa structure. Avec l'appoint de micro-turbines à gaz, l'édifice aurait dû être excédentaire en énergie mais ce volet n'a pas pu être réalisé, pour des raisons administratives.
Dans plusieurs régions de Chine et d'Inde, sont installés des pylônes d'éclairage combinant panneaux solaires et éoliennes à leur sommet. L'espace utilisé par ses dispositifs est donc optimisé avec deux unités de production d'énergie complémentaires. Les modèles les plus courants utilisent des éoliennes à axe horizontal, ou des modèles d'éoliennes à axe vertical, utilisant un système Savonius de forme hélicoïdale et torsadée.
L'adjonction de panneaux solaires à des éoliennes déjà installées a été testée, mais a produit des reflets de lumière aveuglants constituant une menace pour l'aviation. Des panneaux solaires teintés qui réfléchissaient moins la lumière ont été construits pour pallier cet inconvénient. Un design originale et performant propose une éolienne à axe vertical recouverte de cellules solaires capables d'absorber la lumière du soleil sous n'importe quel angle.
D'autres hybrides solaires comprennent des systèmes solaires-éoliens. La combinaison de l'éolien et du solaire est vertueuse car les deux sources se complètent, . La production d'énergie d'un tel système hybride fluctue moins que chacune des composantes.
Hydroélectrique et éolien Un système éolien et hydraulique génère de l'énergie électrique en joignant à des éoliennes, un stockage en pompage-turbinage. La combinaison des deux a fait l'objet de discussions à long terme, et une centrale expérimentale, qui testait également des éoliennes, mise en place par Nova Scotia Power sur le site hydroélectrique de Wreck Cove à la fin des années 1970, a fonctionné dix ans.
Certaines centrales éoliennes consacrent la totalité ou une partie importante de leurs ressources éoliennes au pompage de l'eau vers des réservoirs de stockage. Ces réservoirs sont un maillon du stockage d'énergie de réseau.
Le vent et son potentiel de production sont intrinsèquement variables. Cependant, lorsque cette source d'énergie est utilisée pour pomper de l'eau dans des réservoirs en altitude (principe du stockage par pompage), l'énergie potentielle de l'eau est relativement stable et peut être utilisée pour générer de l'électricité en la libérant dans une centrale hydroélectrique en cas de besoin. La combinaison a été décrite comme particulièrement adaptée aux îles non-connectées aux réseaux électriques.
Un système d'alimentation hybride hydro-éolien est pleinement opérationnel sur l'île d'Ikaria, en Grèce depuis 2012. Il couvre en grande partie les besoins en énergie d’Ikaria. Sa production annuelle nette d'énergie atteint , réduisant considérablement la demande de consommation à la centrale thermique à Ágios Kírykos.
Le système est constitué du réservoir existant dans le lac de retenue Pezi d’une capacité de d'eau, de deux réservoirs d'eau de capacité de stockage de chacun, de deux petites centrales hydroélectriques (SHP) de production d'énergie éolienne (d'une capacité totale de ) à Proespera et Basse Proespera, d’une puissance de pompe de pour remonter l'eau du bas vers le réservoir supérieur, de tuyaux souterrains d’alimentation et d'évacuation de l'eau d'une longueur de . Un parc éolien de trois éoliennes assure de puissance totale, et se voit secondé par l'installation supplémentaire de 4 autres à Perdiki pour une capacité totale de . Un centre de contrôle et de distribution de la charge et ajouté à la centrale électrique locale existante.
Auparavant, dans les années 1980, une installation a été envisagée aux Pays-Bas, utilisant le lac IJsselmeer comme réservoir, avec des éoliennes sur sa digue. Des études de faisabilité ont aussi été menées pour des installations sur l'île de Ramea (Terre-Neuve-et-Labrador) et dans la réserve indienne de Lower Brule (Dakota du Sud).
L'île d'El Hierro est l'endroit où la première centrale éolienne-hydroélectrique au monde devait être achevée. Elle a été conçue pour couvrir entre 80 et 100 % de la puissance de l'île et devait être opérationnel en 2012.
Les systèmes d'énergie 100 % renouvelable nécessitent une surcapacité d'énergie éolienne ou solaire.
Solaire PV et solaire thermique L'énergie solaire photovoltaïque génère une énergie intermittente bon marché pendant la journée, elle a donc besoin du soutien de sources de production d'énergie durables pour fournir de l'énergie 24 heures sur 24. Les centrales thermiques solaires avec stockage thermique sont des sources de production d'énergie durable et propre pour fournir de l'électricité à toute heure. Elles peuvent parfaitement répondre à la demande de charge et fonctionner comme des centrales électriques de charge de base lorsque l'énergie solaire extraite est jugée excédentaire sur une journée. Un mélange approprié de solaire thermique (type de stockage thermique) et de solaire photovoltaïque peut parfaitement correspondre aux fluctuations de charge sans nécessiter de stockage de batterie coûteux.
Pendant la journée, la consommation d'énergie auxiliaire supplémentaire d'une centrale solaire thermique à accumulation est de près de 10 % de sa capacité nominale pour le processus d'extraction de l'énergie solaire sous forme d'énergie thermique. Cette demande d'énergie auxiliaire peut être suppléée par une centrale solaire photovoltaïque moins chère, ce qui revient à une centrale solaire hybride avec un mix de centrales solaires thermiques et solaires photovoltaïques sur le même site. De plus, pour optimiser le coût de l'électricité, la production peut provenir de la centrale solaire photovoltaïque la moins chère (33 % du temps) pendant la journée, tandis que le reste du temps elle provient de la centrale de stockage solaire thermique à partir d'un tour solaire ou de miroirs cylindro-paraboliques pour répondre au fonctionnement de charge de base quotidien. Lorsque la centrale de stockage thermique solaire est forcée de rester inactive pour des raisons météorologiques plusieurs jours, il est également possible de consommer le surplus bon marché des centrales solaires photovoltaïques, éoliennes et hydroélectriques en chauffant le sel fondu à une température plus élevée pour produire l'énergie thermique stockée en électricité pendant les heures de pointe lorsque le prix de vente de l'électricité est rentable.
Système éolien-hydrogène gauche|sans_cadre|450x450px La production d'hydrogène par électrolyse de l'eau est une méthode de stockage de l'énergie éolienne. L'hydrogène est ensuite utilisé pour la production d'électricité pendant les périodes où la demande ne peut être satisfaite par le vent seul. L'énergie contenue dans l'hydrogène stocké peut être convertie en énergie électrique grâce à la technologie des piles à combustible ou à un moteur à combustion interne entrainant un générateur électrique.
Le stockage réussi de l'hydrogène pose de nombreux problèmes, tels que la fragilisation des matériaux utilisés dans le système électrique.
Cette technologie est développée dans de nombreux pays. En 2007, une société australienne a été introduite en bourse et commercialisait pendant quelque temps cette technologie à la fois en Australie et au Royaume-Uni.
En 2007, les sites de test technologique comprenaient : Communauté Pays Vent MW Raméa, Terre-Neuve-et-Labrador. Terre-Neuve, Canada 0,3 Village éolien-hydrogène de l'Île-du-Prince-Édouard"Prince Edward Island Wind-Hydrogen Village". Î.-P.-É., Canada Loland Danemark Bismarck"North Dakota has first wind-to-hydrogen plant in nation". Dakota du Nord, États-Unis Koluel Kaike"Clean Patagonian Energy from Wind and Hydrogen" Santa Cruz, Argentine Projet d'énergie renouvelable de Ladymoor (LREP) Écosse Projet d'hydrogène Hunterston Écosse RES2H2"RES2H2 - Integration of Renewable Energy Sources with the Hydrogen Vector". Grèce 0,50 Unst"Promoting Unst Renewable Energy (PURE) Project Update". Écosse 0,03 Utsira. Norvège 0,60
Éolien et diesel