Скритите енергийни разходи на Валенсия: Защо слънчевата енергия сама по себе си може да не е достатъчна за вашата микросет

Интегрирано решение за слънчева, вятърна и батерийна енергия, когенерационни генератори и енергийна управляваща система (EMS) за индустриални и жилищни приложения

Валенсия има значителен потенциал за слънчева енергия, но практическият микрогрид трябва също така да отговори на нощната консумация, променливите цени на електроенергията, ограничения вятърни ресурси, нуждите от отопление и топла вода, прекъсвания в мрежата и шумовите ограничения в жилищните райони. Интегрирана система, която обединява фотоволтаични панели, батерийно съхранение, вятърна енергия, дизелови когенерационни генератори, обществената електрическа мрежа и енергийна управляваща система (EMS), може да балансира тези изисквания.

1. Енергийните проблеми, които може би няма да забележите, докато не пуснете системата в експлоатация

Реалната предизвикателства не е просто колко възобновяема енергия може да произведе един обект. Тя е дали производството съответства по време, разходи и тип на консумацията. Системата може да произвежда достатъчно енергия за цяла година и все пак да се справя трудно с нощната товарна мощност, отоплението, топлата вода или прекъсванията.

Високи и променливи разходи за електроенергия

Стойността на електроенергията може значително да се различава според часа от денонощието. Това прави преместването на енергия ценна възможност: акумулаторното съхранение може да улавя по-евтината енергия и да намали закупуването от мрежата, когато електроенергията е по-скъпа.

Справочна информация за тарифите за електроенергия според времето на използване

Посочените по-долу стойности са ориентировъчни за проектния анализ. Фактическите разходи на клиента зависят от договора за електроенергия, пазарните условия и приложимите такси.

Периодите с отрицателни цени могат да се припокриват с обичайните дневни тарифни периоди, а не да формират отделна дневна група. През уикендите и официалните празници също могат да действат различни ценообразователни условия.

Слънчевата енергия не покрива спроса за всеки час

Валенсия разполага с богати слънчеви ресурси, като годишната инсоляция е приблизително 1600–1700 kWh/m², а прогнозираното производство от фотоволтаични панели е около 1600 kWh/kWp при оптимален наклон от около 38°. Обаче производството от фотоволтаични панели спада до нула след залеза на слънцето, докато много потребители продължават да имат нужда от енергия. Следователно батериите за съхранение на енергия играят важна роля при преместването на произведената през деня енергия.

Ниските скорости на вятъра ограничават ролята на вятърната енергия

Средната скорост на вятъра е около 3 m/s, поради което вятърната енергия е по-подходящо да се счита за допълнителен, а не за основен източник на електроенергия. По-силните нощни ветрове могат да осигуряват полезно производство в моменти, когато слънчевата енергия не е налична.

Топлинната енергия за отопление и топла вода създава второ енергийно предизвикателство

Дизеловият генератор обикновено отвежда значително количество топлина чрез системите си за охлаждане и изпускане. Възстановяването на топлинна енергия при комбинирано производство на топлина и електричество (CHP) може да превърне топлината от охладителната течност и изпускателните газове с температура около 450 °C в полезна топлинна енергия, топла домакинска вода или технологична топлина.

Нестабилността на електрическата мрежа може да превърне проблем с електрозахранването в проблем с непрекъснатостта на захранването.

Възобновяемите енергийни източници намаляват зависимостта от мрежата, но остават променливи. Критичните натоварвания изискват резервно захранване чрез батерии, възможност за автономна работа („островен режим“) и контролируем източник на електроенергия. Дизеловото генериране при комбинирано производство на топлина и електричество (CHP) може да осигури този контролируем резервен слой.

Шумът може да стане проектно ограничение в жилищни райони.

Жилищните проекти печелят от нискошумно оборудване. Вертикалните вятърни турбини (VAWT) са подходящи там, където има значение шумът и визуалният ефект, докато хоризонталните вятърни турбини (HAWT) са по-подходящи за фабрики и ферми.

2. Решението: Интегрирана микросистема от слънчева енергия, вятър, батерии, CHP и система за управление на енергията (EMS)

Системата работи като един координиран енергиен платформа, а не като отделни продукти за фотоволтаични панели, батерии, вятърна енергия, дизелово гориво и мрежа. Управлението чрез EMS съгласува генерирането и съхранението с търсенето на електроенергия, цените на електричеството, наличността на възобновяема енергия и изискванията за резервно захранване.

3. Как функционира микромрежата

Работната стратегия трябва да е динамична, а не с фиксирана йерархия на източниците. Възобновяемата енергия се използва за местните натоварвания, когато е налична; съхранението премества енергия във времето; по-евтината електроенергия от мрежата може да се използва, когато е изгодно; а КТЦ се включва, когато надеждността или топлинното търсене изискват контролируемо генериране.

4. Защо ТЕЦ прави микрорешетката нещо повече от резервна електрозахранваща система

ТЕЦ превръща дизеловия генератор от устройство, използвано само в извънредни ситуации, в контролируем източник на електричество и полезно топлинно излъчване. Възстановената топлина може да се използва за отопление и за битова или технологична топла вода, докато топловият акумулатор отделя производството на топлина от нейното потребление. При автономни (off-grid) приложения ТЕЦ също може да намали необходимата капацитетна мощност на батериите по време на продължителни периоди с ниско производство от възобновяеми източници.

5. Пример за приложение:

Микрорешетка за фабрика и ферма

Фабрики и ферми могат да комбинират слънчеви панели на покриви или на земята, батерийни акумулатори, вятърна енергия, ТЕЦ и топлови акумулатори, за да осигуряват непрекъснато функциониране, задоволяват нощното търсене и топлинните натоварвания.

Представителната оценка за възвръщаемост е около 3–5 години, но реалните резултати зависят от профила на натоварването, цените на електричеството, разходите за оборудване, добива от възобновяеми източници и операционната стратегия.

Жилищни и селски микрогридове

За отделни къщи, вили и селски имоти източниковото решение предлага по-малка, тиха конфигурация, насочена към самопотребление, резервно захранване, отопление и топла вода.

Окончателното размеряване трябва да се базира на действителните домакински натоварвания, сезонния добив от възобновяеми източници, автономността на батериите и мощността на генератора. Пълната независимост от централната електрическа мрежа не трябва да се приема като даденост без конкретна проверка на място.

6осъществяване на проекта: от оценка до пускане в експлоатация

Успешният микрогрид изисква инженерна работа, надхвърляща простия списък с оборудване. Проектът трябва да премине през етапите: оценка на натоварването, персонализирано проектиране, съответствие с нормативите, производство, инсталация, пускане в експлоатация и дългосрочна поддръжка.

7основни предимства на интегрирания подход

• Намаляване на разходите за електрическа енергия от мрежата чрез самостоятелно използване на слънчева енергия, акумулаторни системи за съхранение и управление на енергията според времето на използване.
• Сглаждане на пиковете в потреблението и пренасяне на енергията във време с по-ниски тарифи вместо само зависимост от моментното производство от възобновяеми източници.
• Комплементарно производство на енергия от слънце и вятър, като вятърът се позиционира като вторичен източник при ниските ветрови условия във Валенсия.
• Когенерационни дизелови генератори, които осигуряват контролируема електроенергия и полезно топлинно възстановяване.
• Подобрена устойчивост чрез резервни акумулаторни системи и островна работа, управлявана от енергиен мениджмънт систем (EMS).
• Интегрирано отопление и възможност за производство на топла домакинска или технологична вода.
• Вятърни турбини с ниско ниво на шум и акустично обработване за приложения, чувствителни към шума.
• Дистанционно наблюдение и координирано управление на множество енергийни активи.
• Модулни конфигурации за фабрики, ферми, жилища и селски имоти.
• Единно инженерно обслужване и доставка – от оценка и пускане в експлоатация до следпродажбено обслужване.

8. По-умният начин за проектиране на енергийни системи във Валенсия

Микрорешетката трябва да се проектира, като се има предвид взаимодействието между производството на енергия, потреблението, цените на електричеството, топлинната нужда и изискванията за надеждност. Слънчевата енергия може да осигури силна генерация през деня, но сама по себе си не може да задоволи нуждите от електроенергия вечер, прекъсванията в мрежата или топлинните нужди. Вятърът може да допълни слънчевата енергия, но ниската средна скорост на вятъра ограничава ролята му. Акумулаторното съхранение премества енергия във времето, докато КТЦ осигурява контролируем резервен източник и полезна топлина.

Стойността на системата следователно произтича от координираното управление, а не от който и да било отделен компонент. Окончателното размеряване трябва да се извърши въз основа на реални данни за мястото, включително криви на електрическото натоварване, критични натоварвания, нужди от отопление и топла вода, налични слънчеви и ветрови ресурси, условия в мрежата, тарифи за електричество и икономически цели.

9. Torchpower: Интегрирани енергийни решения

Torchpower предлага комплексни решения в областта на енергийните технологии, включващи системна оценка, персонализирано проектиране, доставка на оборудване, поддръжка за съответствие, доставка, дистанционно техническо ръководство, координация на пускането в експлоатация и дългосрочна следпродажбена поддръжка. Всяка микросистема може да бъде конфигурирана според профила на натоварването на обекта, наличното пространство, бюджета, възобновяемите ресурси и условията на електрическата мрежа.