Autonomia energetyczna: SmartGrid SPINE+ oraz technologia V2G

SmartGrid SPINE+ wraz z technologią V2G to unikalny system autonomicznej energetyki niskich napięć oparty na mikro źródłach OZE wspartych mikromagazynami energii.
Poprawa komfortu pracy urządzeń elektrycznych przyczyniła się do zwiększenia elastyczności przekształcania energii elektrycznej. Pojawiły się nowe urządzenia. Przekształtniki energoelektroniczne, które pozwalają na swobodne sterowanie procesami przemian energii. Jednak duże nasycenie systemu elektroenergetycznego takimi układami spowodowało powstanie problemów w sieci. Degradacją jakości zasilania w sieciach dystrybucyjnych. Ten stan rzeczy przyczynił się z kolei do rozwoju nowej rodziny układów energoelektronicznych. Kondycjonerów energii elektrycznej. Zaliczamy do nich:
# kompensatory mocy biernej i mocy odkształcenia
# sterowniki rozpływu mocy
# układy odtwarzania napięcia
# układy gwarantowanego zasilania
# interfejsy energoelektroniczne źródeł rozproszonych

W pojedynczym układzie, kondycjoner energii powinien realizować największą możliwą liczby funkcji dla wymienionych wyżej grup przekształtników. Zwiększenie niezawodności i stabilności systemu dystrybucyjnego osiąga się między innymi poprzez rozproszenie źródeł energii. Obecnie coraz większy udział stanowią, źródła odnawialne sprzęgane z siecią dystrybucyjną za pośrednictwem przekształtników energoelektronicznych. Zmiana strategii sterowania umożliwia wykorzystanie ich do świadczenia usług dodatkowych takich jak regulacja napięcia, kompensacja mocy biernej, stabilizacja częstotliwości, które ogólnie określane są pojęciem „ancillary services”, natomiast sieci o tak rozbudowanej strukturze sprzętowej „SmartGrids”  (rys. 1) [1,2]

Znane lub proponowane do tej pory rozwiązania uwzględniały reagowanie na zjawiska zachodzące w sieci dystrybucyjnej na poziomie wysokich i średnich napięć. W świetle ostatnich awarii powodowanych przez trudne do przewidzenia zjawiska atmosferyczne warto się jednak zastanowić czy przy obecnym stanie techniki nie można zwiększyć niezawodności dystrybuowania energii elektrycznej na poziomie sieci niskich napięć. Pewną szansą wydaje się być planowana budowa infrastruktury ładowania pojazdów elektrycznych. Duże rozproszenie i nasycenie stacjami ładowania takich pojazdów jak również znaczna gęstość energii zawartej w bateriach samochodów elektrycznych pozwala przypuszczać, że przy zapewnieniu dwukierunkowości przepływu energii technologia ta może także zwiększyć niezawodność systemu energetycznego. Rozwiązania takie są już rozpatrywane pod hasłem „V2G – Vehicle to Grid” [3].

Topologia układów transferu energii

  • Jednokierunkowy system ładowania z prostownikiem diodowym oraz układem korekcji współczynnika mocy

  • Dwukierunkowy system ładowania z przekształtnikiem wektorowym i prostownikiem synchronicznym

Energetyczna przyszłość, której wskaźnikiem są nowe technologie, to rozproszona mikro generacja wspomagana lokalnymi magazynami energii. Stacjonarnymi i mobilnymi (samochód elektryczny). Tak rozbudowanej infrastrukturze energetycznej niezbędne są zaawansowane układy energoelektroniczne wspomagane systemami telemetrycznymi i telemechanicznymi. Połączenie tych technologii pozwala na uniezależnienie się od jakości dostaw energii elektrycznej, nieprzewidywalnych zjawisk atmosferycznych oraz zdarzeń losowych w sieci. Umożliwia też budowę autonomii energetycznej. Technologie dwukierunkowych przekształtników energoelektronicznych, V2G, umożliwiają połączenie produkcji energii w mikroźródłach z transportem indywidualnym wzmacniając naszą autonomię.

Autonomia energetyczna – elementy systemu:

  1. mikroźródła OZE do produkcji energii elektrycznej (mikro wiatrak, panel PV),
  2. stacjonarne magazyny energii,
  3. mobilne magazyny energii – samochody elektryczne,
  4. układ do zarządzania autonomiczną siecią;
  5. bilansowanie produkcji energii elektrycznej;

Założenia techniczne Systemu:

System S1 – magazynowanie energii oparte na:

  1. magazynach stacjonarnych:
    1. litowo jonowych
    2. innych opracowanych przez Konsorcjum Pol-Stor-En
  2. magazynach mobilnych
    1. samochód elektryczny wraz z infrastrukturą dwukierunkową V2G

System S2 – mikroinfrastruktura energoenergetyczna oparta na:

  1. fotowoltaika
  2. mikrowiatraki o pionowej osi obrotu
  3. system operacyjny
  4. zarządzanie systemem

Doskonałą okazją do zaprezentowania autonomii energetycznej był Piknik z Klimatem (2 września 2018r. Plac Zamkowy, Warszawa). Prezentowany układ składał się z następujących elementów:

  1. produkcja energii – PV
  2. magazyn energii – pakiet litowy – 13S8P
  3. układ do zarządzania pracą Systemu
  4. superkondensator
  5. przenośny zasilacz samochodu elektrycznego
  6. odbiorniki: samochód elektryczny, ekspres do kawy

Wszystkie elementy układu pracowały tak jak założyliśmy w planie. Podczas trwania imprezy wyprodukowaliśmy 6,5 kWh energii, którą spożytkowaliśmy na doładowanie samochodów elektrycznych i na parzenie Słonecznej kawy.

Magazyny energii – zastosowania

  1. Zarządzanie obciążeniem – wyrównywanie zmienności obciążeń systemu elektroenergetycznego poprzez nocne dociążanie bloków systemowych a dzienne „oddawanie” energii w szczycie zapotrzebowania. Co zyskujemy:
    1. Zmiana podejścia do inwestycji sieciowych – inwestycje można znacznie ograniczyć
    2. Zmiana podejścia do budowy nowych mocy wytwórczych pokrywających szczytowe zapotrzebowanie na moc – inwestycje można rozłożyć w czasie, wręcz można ograniczyć budowę dużych bloków gazowo parowych
    3. Poprawa sprawności bloków systemowych czyli zmniejszenie jednostkowego zużycia paliw kopalnych
    4. Zmniejszenie emisji CO2
    5. Zmniejszenie strat przesyłu energii elektrycznej
  2. Rezerwa mocy w systemie elektroenergetycznym
    1. Rezerwa pierwotna
    2. Rezerwa wtórna
    3. Rezerwa interwencyjna
    4. Kompensacja zmienności obciążenia
  3. Kształtowanie profilu produkcji z OZE
    1. Dopasowanie pracy niestabilnych źródeł OZE do aktualnych warunków pracy sieci
    2. Precyzyjne grafikowanie sprzedaży czyli możliwość uniknięcia błędów prognoz produkcji (sterowanie pracy magazynu energii)
    3. Likwidacja przeciążeń sieci
    4. Podłącznie większej ilości źródeł OZE bez konieczności nowych inwestycji sieciowych
    5. Regulacja mocy oraz możliwość zarządzania mocą bierną, regulacją napięcia i częstotliwością (poprawa jakości energii w sieci)
  4. Wykorzystanie dobowej zmienności cen energii (sygnały cenowe sterują pracą magazynu energii)
    1. Kupno w dolinie obciążenia
    2. Sprzedaż w szczycie zapotrzebowania
    3. Zakup i magazynowanie energii na pokrycie start sieciowych OSD
  5. Bilansowanie systemu
    1. Kształtowanie profilu produkcji źródeł konwencjonalnych celem utrzymania maksymalnej sprawności
  6. Bilansowanie obszarów sieci czyli kompensacja wahań zapotrzebowania i generacji w danym obszarze sieci oraz zmniejszenie zapotrzebowania na usługi regulacyjne.
  7. Zasilanie awaryjne
  8. Regulacja napięcia
  9. Poprawa pracy sieci poprzez możliwość eliminowania przeciążeń sieci

Aktualnie w ofercie mamy naścienny magazyn energii – power woll SpineE+

 

Dodaj komentarz

Twój adres email nie zostanie opublikowany. Pola, których wypełnienie jest wymagane, są oznaczone symbolem *

Solve : *
6 − 3 =