ハイブリッドパワー

水上太陽光発電は、既存の水力発電設備に後付けされることが多く、両方を一体的に建設することはない。

• 
  典型的な風力・太陽光ハイブリッドシステム
• 
  クロアチア、ジルイェのハイブリッド
• 
  小型風力・太陽光ハイブリッドシステム

ハイブリッドエネルギーシステムのもう1つの例は、風力タービンと組み合わせた太陽光発電アレイです。^{[ 7 ]}これにより、冬には風力タービンからより多くの出力が得られ、夏には太陽光パネルが最大出力を生成します。ハイブリッドエネルギーシステムは、風力、太陽光、地熱、またはトリジェネレーションの単独システムよりも、経済的および環境的に大きな利益をもたらすことがよくあります。 ^{[ 8 ]}

風力発電と太陽光発電を併用すると、多くの場所で、これらの資源が逆相関関係にあるため、よりスムーズでクリーンな電力出力が得られます。したがって、風力発電と太陽光発電を併用することは、大規模な電力網統合にとって非常に重要です。^{[ 9 ]}

2019年、ミネソタ州西部で500万ドルのハイブリッドシステムが設置された。このシステムは500kW の太陽光発電を2MWの風力タービンのインバーターを通して稼働させ、設備利用率を高め、年間15万ドルのコスト削減を実現している。購入契約により、地元の配電事業者は自家発電を最大5%に制限されている。^{[ 10 ] [ 11 ]}

既存の風力タービンにソーラーパネルを取り付けてテストしたが、飛行機に危険を及ぼすほどの眩しい光線が発生した。解決策として、光をあまり反射しない着色ソーラーパネルを製造することがあった。別の設計案としては、あらゆる角度から太陽光を吸収できる太陽電池でコーティングされた垂直軸風力タービンを採用することがあった。 ^{[ 12 ]}

その他の太陽光ハイブリッドには、太陽光・風力発電システムがあります。風力と太陽光の組み合わせには、それぞれのシステムのピーク稼働時間が一日や一年の中で異なる時間帯に発生するため、2つの電源が互いに補完し合うという利点があります。このようなハイブリッドシステムの発電量は、2つの構成要素サブシステムのそれぞれよりも安定しており、変動が少なくなります。^{[ 13 ]}世界最大の再生可能エネルギーパークである30 GWの太陽光・風力ハイブリッド発電設備がグジャラート州で建設中です。^{[ 14 ]}

風力水力発電システムは、風力タービンと揚水発電を組み合わせた発電方式です。この組み合わせは長年にわたり議論の対象となっており、風力タービンも試験した実験プラントが、 1970年代後半にノバスコシア・パワー社によってレック・コーブ水力発電所に建設されましたが、10年以内に廃止されました。それ以来、2010年末現在、単一の場所に他のシステムが導入されたことはありません。^{[ 15 ]}

風力水力発電所は、風力発電資源のすべて、または大部分を揚水式貯水池への送水に充てています。これらの貯水池は、電力網のエネルギー貯蔵の一形態です。

風力とその発電ポテンシャルは本質的に変動的です。しかし、このエネルギー源を使用して水を高所の貯水池に汲み上げる場合（揚水発電の原理）、水の位置エネルギーは比較的安定しており、必要に応じて水力発電所に放流することで発電に利用できます。^{[ 16 ]}この組み合わせは、大規模な送電網に接続されていない島嶼部に特に適しているとされています。^{[ 15 ]}

1980年代には、オランダでの設置が提案された。^{[ 17 ]}アイセル湖を貯水池として利用し、その堤防に風力タービンを設置する予定だった。^{[ 18 ]}ラメア島（ニューファンドランド・ラブラドール州）とロウアー・ブルール・インディアン居留地（サウスダコタ州）での設置に関する実現可能性調査が行われた。^{[ 19 ] [ 20 ]}

ギリシャのイカリア島での施設は、2010年時点で建設段階に入っていた。^{[ 15 ]}

エル・イエロ島は、世界初の風力・水力発電所が完成する予定の場所である。^{[ 21 ]} Current TVはこの発電所を「地球上の持続可能な未来への青写真」と呼んだ。この発電所は島の電力の80～100%を賄うように設計され、2012年に稼働開始予定だった。^{[ 22 ]}しかし、貯水池の水量が不十分であったことや送電網の安定性に関する問題が継続していたためか、これらの期待は実際には実現しなかった。^{[ 23 ]}

100%再生可能エネルギーシステムには、風力発電または太陽光発電の過剰容量が必要です。^{[ 24 ]}

太陽光発電は日中は安価で断続的な電力を生成しますが、24時間体制で電力を供給するには持続可能な発電源のサポートが必要です。蓄熱機能を備えた太陽熱発電所は、24時間体制で電力を供給するクリーンで持続可能な発電方法です。^{[ 25 ] [ 26 ]}これらは負荷需要に完璧に対応でき、日中に抽出された太陽エネルギーが余剰になった場合にはベースロード発電所として機能します。^{[ 27 ]}太陽熱（蓄熱タイプ）と太陽光発電を適切に組み合わせることで、高価なバッテリー貯蔵を必要とせずに負荷変動に完全に対応できます。^{[ 28 ] [ 29 ]}

日中、太陽熱蓄熱発電所の追加補助電力消費量は、太陽エネルギーを熱エネルギーの形で抽出するプロセスで定格容量の約10%に達します。^{[ 27 ]}この補助電力要件は、太陽熱発電所と太陽光発電所を組み合わせたハイブリッド太陽光発電所を敷地内に想定することで、より安価な太陽光発電所から供給できます。また、電力コストを最適化するために、日中はより安価な太陽光発電所（発電量の33%）から発電し、残りの時間は太陽熱蓄熱発電所（太陽光発電タワー型と放物線トラフ型からの発電量の67% ）から発電して24時間ベースロード運転を満たすことができます。^{[ 30 ]}モンスーンシーズンの曇天時に局地的な日照不足により太陽熱貯蔵プラントが停止を余儀なくされた場合、電力販売価格が有利なピーク需要時に、高温溶融塩を高温に加熱して蓄熱エネルギーを電力に変換することにより、（効率は低いが大​​容量で低コストのバッテリー貯蔵システムと同様に）太陽光発電、風力、水力発電所からの安価な余剰/不安定な電力を消費することも可能である。^{[ 31 ] [ 32 ]}

太陽光発電は出力が変動するため、バッテリー蓄電でバッファリングできます。ただし、日中の発電量には大きな変動があり、多くの地域では季節によっても変動します。バッテリーは電力と負荷を一致させるのに役立ちます。ハイブリッドソーラーインバーターは、さらに、安価な料金で引き出された低コストの電力を蓄えることができます。^{[ 33 ]}余剰の太陽エネルギーを蓄え、発電量が少ないときや停電時に電力を供給することで、信頼性が高く継続的なエネルギー供給を確保し、電気料金の節約にも役立ちます。^{[ 34 ]}

2024年時点で、米国には7.8 GWの電力と24.2 GWhのエネルギーを蓄える容量を持つ288の太陽光発電＋蓄電池発電所がある。^{[ 35 ]}

風力エネルギーを貯蔵する方法の一つとして、水の電気分解によって水素を生成する方法がある。この水素は、風力発電だけでは電力需要を満たせない期間に発電に利用される。貯蔵された水素のエネルギーは、燃料電池技術や発電機に接続された内燃機関を通して電力に変換することができる。

水素を効率的に貯蔵するには、発電システムで使用される材料の脆化など、克服すべき多くの課題がある。

この技術は多くの国で開発されている。2007年には、以下のような国で技術試験が行われた。

風力・ディーゼルハイブリッド発電システムは、ディーゼル発電機と風力タービン^{[ 45 ]}を、通常はエネルギー貯蔵装置、電力変換器、各種制御コンポーネントなどの補助機器と組み合わせて発電します。これらは、電力網に接続されていない遠隔地のコミュニティや施設における発電容量を増やし、コストと環境への影響を軽減するように設計されています。^{[ 45 ]}風力・ディーゼルハイブリッドシステムは、汚染を引き起こし、輸送コストが高いディーゼル燃料への依存を減らします。^{[ 45 ]}

最近、カナダ北部では鉱業によって風力・ディーゼルハイブリッド発電システムが建設された。カナダのノースウエスト準州のラック・デ・グラとヌナビクのウンガバ半島カティニクの遠隔地では、鉱山での燃料節約のために2つのシステムが使用されている。アルゼンチンにも別のシステムがある。^{[ 46 ]}

風力発電と太陽光発電は変動性の高い再生可能エネルギー源であり、ベースロードエネルギーほど安定していません。複合サイクル水素発電所は、再生可能エネルギーが過剰に発電したときに電気分解によって余剰エネルギーを回収し、発電量が不足しているときにその不足分を補うことで、再生可能エネルギーを支援することができます。^{[ 47 ]}

圧縮空気エネルギー貯蔵（CAES）を使用する発電所では、電気エネルギーを使用して空気を圧縮し、洞窟や廃坑などの地下施設に貯蔵します。電力需要が高い後期には、一般的に補助的な天然ガスを使用して、空気をタービンに放出します。^{[ 48 ]} CAESを大規模に利用している発電所は、アラバマ州マッキントッシュ、ドイツ、および日本で稼働しています。^{[ 49 ]}システムの欠点としては、CAESプロセスでのエネルギー損失が挙げられます。また、天然ガスなどの化石燃料を補助的に使用する必要があるため、これらのシステムは再生可能エネルギーを完全に利用しているわけではありません。^{[ 50 ]}

2015年に商業運転を開始する予定のアイオワ貯蔵エネルギーパークは、アイオワ州の風力発電所をエネルギー源としてCAESと組み合わせて利用する予定です。^{[ 51 ]}

太陽光と地熱を組み合わせることも可能である。^{[ 52 ]}

一般的なタイプは、太陽光発電（PV）とディーゼル発電機（ディーゼル発電機セット） を組み合わせた太陽光発電ディーゼルハイブリッドシステムです。 ^{[ 53 ] [ 54 ]} PVは限界費用がほとんどなく、グリッド上で優先的に扱われます。ディーゼル発電機セットは、現在の負荷とPVシステムによって実際に生成される電力との間のギャップを常に埋めるために使用されます。^{[ 55 ]}

太陽エネルギーは変動し、ディーゼル発電機の発電容量は一定範囲に制限されるため、ハイブリッドシステムの全体的な発電に対する太陽光発電の貢献度を最適化するために、バッテリーストレージを含めることはしばしば実行可能な選択肢となる。 ^{[ 55 ] [ 56 ]}

太陽光発電や風力発電によるディーゼル燃料削減の最適なビジネスケースは、通常、遠隔地で見られます。これらの場所は送電網に接続されていないことが多く、ディーゼル燃料を長距離輸送するとコストがかかるためです。^{[ 57 ]}これらの用途の多くは、鉱業部門^{[ 58 ]}、山岳地帯での無線通信およびデータ通信システム、島嶼部^{[ 55 ] [ 59 ] [ 60 ]}で見られます。

ディーゼル発電機は、太陽光発電システムがバッテリーに充電を供給しない夜間に始動することが主に求められます。アルプス地域では、ディーゼルエンジンは低温での始動や負荷運転が苦手なため、これは大きな問題となります。そのため、始動に失敗することがよくあります。ディーゼルエンジンは通常、待機時には電気的に予熱されます。しかし、太陽光発電とディーゼル発電を組み合わせたハイブリッド発電システムでは、予熱器がバッテリーシステムから過剰な電力を消費してしまうため、電気予熱器を使用することはできません。

2015年に7か国で実施されたケーススタディでは、ミニグリッドと独立グリッドをハイブリッド化することで、すべてのケースで発電コストを削減できると結論付けられました。ただし、ディーゼル発電の電力網に太陽光発電を導入する場合の資金調達コストは重要であり、発電所の所有構造に大きく依存します。国営電力会社ではコスト削減が大きくなる可能性がありますが、この研究では、独立系発電事業者などの非公共電力会社では、研究時点の過去のコストを考慮すると、短期的な経済的利益は重要ではなく、マイナスになる可能性さえあると指摘されています。^{[ 61 ] [ 62 ]}

風力発電や太陽光発電に波力発電を加えることは可能かもしれない。^{[ 63 ]}