Streszczenie
Inteligentne sieci elektroenergetyczne ze zintegrowanym magazynowaniem energii stanowią zrównoważoną alternatywę dla tradycyjnych sieci opartych na paliwach kopalnianych. Rozwiązania Danfoss aktywnie wspierają tę transformację energetyczną.
Globalne ocieplenie. Wzrost temperatury. Programy polityczne. Mówi się o tym wszędzie. Wszyscy są świadomi tematu. Ale co oznacza globalne ocieplenie i oczekiwana jakość życia dla inżyniera elektryka? Prawdopodobnie najbardziej ekscytujące i pełne wyzwań dekady. Nikt nie chce zrezygnować ze standardu życia, na który tak ciężko pracowaliśmy. Społeczeństwo i przemysł są uzależnione od wysokowydajnych sieci elektroenergetycznych i źródeł zasilania, zaś każda awaria sieci zasilającej jest uważana za sytuację kryzysową.
Jednym z głównych czynników przyczyniających się do emisji gazów cieplarnianych są emisje z elektrowni węglowych i gazowych pracujących w tradycyjnej sieci elektroenergetycznej.
Rys. 1: Ogólny system sieci elektrycznych, obrazujący tradycyjny system ogólnokrajowy.
Po incydencie w Fukushimie, społeczeństwo podchodzi do energetyki jądrowej z jeszcze większą ostrożnością, mimo że jest to technologia związana z emisją innych niż CO2 związków. Sektor energetyczny musi się zmienić. Zadaniem dzisiejszego społeczeństwa jest znalezienie nowych źródeł energii.
Na szczęście zmiany już następują. W jednym z regionów Indii zainstalowano obecnie 12,3 GW energii odnawialnej, w Danii 7,8 GW, a w Holandii 7,7 GW [1]. W Kalifornii osiągnięto ostatnio najwyższy poziom, produkując 10,5 GW [2] odnawialnej energii, biorąc pod uwagę, że globalny wskaźnik wzrostu wynosi 8-9% rocznie [3]. Niemniej jednak odnawialne źródła energii są obecnie niewielkim podmiotem pod względem zdolności wytwórczych, a społeczeństwa nadal są uzależnione od elektrowni na paliwa kopalne.
Inteligentne rozwiązania do przetwarzania energii dla inteligentnych sieci elektroenergetycznych
W związku z coraz większymi wymaganiami w zakresie dostaw energii, inteligentne sieci elektroenergetyczne są nieustannie rozwijane. Rozwój tych sieci jest ściśle związany z integracją odnawialnych źródeł energii (OZE) i pojazdów elektrycznych (PE) z energetyką rozproszoną lub rozproszonymi zasobami energetycznymi sieci krajowej. Integracja ta stawia przed nowymi jednostkami wytwórczymi wysokie wymagania w zakresie zgodności. Większość z tych specyfikacji jest regulowana i egzekwowana przez krajowe organy regulacyjne. Równoważenie dostaw energii ze stopniem jej zużycia to skomplikowane zadanie w rozproszonej inteligentnej sieci elektroenergetycznej.
Aby osiągnąć wymaganą równowagę pomiędzy dostawami energii a stopniem jej zużycia, jednym z najważniejszych czynników, jakie należy wziąć pod uwagę przy projektowaniu inteligentnej sieci elektroenergetycznej, jest zgodność z lokalnymi przepisami i normami. Wymagania dotyczące zgodności odnoszą się do bezpieczeństwa, kompatybilności elektromagnetycznej (EMC) i kodeksów sieci (tzw. Grid code). Wspomniane kodeksy, normy i przepisy regulują proces projektowania, budowy, instalacji, uruchamiania i eksploatacji całej sieci, mając na celu ochronę zdrowia, bezpieczeństwa i dobra publicznego.
Przyszłość magazynowania energii
Jednym z najnowszych trendów w dziedzinie inteligentnych sieci zasilających jest włączanie w ich obręb „brakującego ogniwa”, jakim jest magazynowanie energii. Magazynowanie energii umożliwia łatwe dostosowanie potencjału sieci do odbiorców o zmiennym zapotrzebowaniu i źródeł wytwórczych o zmiennym poziomie produkcji. Energia często magazynowana jest w akumulatorach lub w bateryjnych magazynach energii (BESS). Rzecz jasna, systemy magazynowania energii podlegają również lokalnym wymogom w zakresie zgodności.
Realistyczna wizja
Akumulatory litowo-jonowe są urządzeniami niskonapięciowymi (w połączeniu w baterie napięcie nie przekracza 1500 V) i wydają się odpowiednie dla małych i średnich społeczności, w których zapotrzebowanie na moc jest odpowiednio niskie, aby korzystać z urządzeń niskiego napięcia.
Wiele gospodarstw domowych, społeczności lub fabryk może mieć wspólny system dystrybucji, w którym wszyscy konsumenci i źródła są połączeni z magazynowaniem energii w sieci AC lub sieci DC [4], jak pokazano na rysunku 2
Rys. 2 Przykład dystrybucji prądu zmiennego, gdzie lokalna produkcja energii i jej magazynowanie są realizowane w istniejącej sieci AC.
W przeciwieństwie do sieci ogólnokrajowej, dostawy i przesył energii elektrycznej w społeczności lokalnej mogą obejmować sieć prądu stałego, przedstawioną szczegółowo na rysunku 3
Rys.3 Przykład dystrybucji prądu stałego dla społeczności lokalnych, umożliwiający lokalną produkcję i magazynowanie energii. Rozwiązania Danfoss stabilizują lokalną sieć, zapewniając inteligentną konwersję mocy dla dostawców energii, magazynowania energii i odbiorców energii.
Energia produkowana lokalnie powinna być wykorzystywana lokalnie, jednocześnie wprowadzając tryb wyspowy i dodatkową redundancję. Dzięki takiemu rozwiązaniu, społeczności wolne od CO2 staną się realną alternatywą [5]. Spowoduje to mniejsze obciążenie przyszłych ogólnokrajowych systemów przesyłowych, ponieważ tylko średnie zapotrzebowanie mocy będzie dostarczane z sieci, a zapotrzebowanie na moc szczytową nie będzie miało dużego znaczenia dla krajowego systemu energetycznego.
Danfoss bierze czynny udział w hybrydyzacji statków morskich, lądowym magazynowaniu energii i magazynowaniu energii w zastosowaniach przemysłowych. Opracowujemy narzędzia potrzebne do przepływu energii, wyrównania obciążenia i bezpiecznej pracy dla sieci nowej generacji, koncentrując się na zrównoważonej przyszłości.
Dowiedz się więcej o rozwiązaniach Danfoss obsługujących inteligentne sieci i systemy magazynowania energii