Komplexní řešení s využitím sluneční energie, větru, baterií, kogeneračního generátoru a systému řízení energie (EMS) pro průmyslové i rezidenční aplikace
Valencia má výborný potenciál pro využití sluneční energie, ale praktický mikrogrid musí také řešit večerní spotřebu, kolísání cen elektřiny, omezené zdroje větrné energie, potřeby vytápění a ohřevu teplé vody, přerušení dodávek z veřejné sítě a omezení hlučnosti pro rezidenční oblasti. Komplexní systém kombinující fotovoltaické panely (PV), akumulaci v bateriích, větrnou energii, kogenerační dieselový generátor, veřejnou síť a systém řízení energie (EMS) dokáže tyto požadavky vyvážit.
1. Energetické problémy, které si možná nevšimnete, dokud systém neprovozujete
Skutečnou výzvou není pouze to, kolik obnovitelné energie dané místo dokáže vyrobit. Důležité je, zda výroba odpovídá časovému rozvrhu, nákladům a typu poptávky. Systém může během roku vyrobit dostatek energie a přesto potíže mít s večerní zátěží, vytápěním, teplou vodou nebo výpadky.
Vysoké a nestabilní náklady na elektřinu
Náklady na elektřinu se mohou v průběhu dne výrazně lišit. To činí přesun energie hodnotným: akumulace v bateriích umožňuje využít levnější elektřinu a snížit nákup ze sítě v dobách, kdy je elektřina dražší.
Referenční ceny elektřiny podle časového tarifu
Následující hodnoty jsou orientačními údaji pro analýzu projektu. Skutečné náklady zákazníka závisí na smlouvě o dodávku elektřiny, tržních podmínkách a příslušných poplatcích.
|
Pracovní den Čas / stav
|
Rozsah cen
|
Typická reakce systému EMS
|
|
00:00–08:00
Mimo špičku (nejnižší cena)
|
Přibližně 0,02–0,04 €/kWh
|
Nabíjet ESS levnou elektřinou ze sítě v ekonomicky vhodný okamžik; využívat dostupný vítr.
|
|
08:00–10:00
Období nízkých cen / ramenné období
|
Přibližně 0,04–0,08 €/kWh
|
Využívejte FVE pro místní zátěž; ESS používejte selektivně; zbývající nedostatek pokrývá síť.
|
|
10:00–14:00
Špička (vysoké ceny)
|
Přibližně 0,20–0,35 €/kWh
|
Vybijte ESS, abyste snížili nákup energie ze sítě ve špičce; využívejte FVE pro místní zátěž; exportujte pouze tehdy, je-li to ekonomicky výhodné.
|
|
14:00–18:00
Období nízkých cen / ramenné období
|
Přibližně 0,04–0,08 €/kWh
|
Pokračujte v samospotřebě obnovitelných zdrojů a řiďte ESS podle stavu nabití a očekávané špičkové zátěže.
|
|
18:00–22:00
Špička (vysoké ceny)
|
Přibližně 0,20–0,35 €/kWh
|
Vybijte ESS; CHÚ používejte pouze tehdy, není-li možné kritickou zátěž pokrýt výrobou z obnovitelných zdrojů a z úložiště.
|
|
22:00–24:00
Období nízkých cen / ramenné období
|
Přibližně 0,04–0,08 €/kWh
|
Vyvážte zbývající kapacitu ESS, noční dostupnost větrné energie a energetické potřeby na příští den.
|
|
Období záporných cen (zvláštní podmínka) 11:00–16:00
|
Záporná cena; Prodej přebytku elektřiny se ztrátou
|
Upřednostňujte místní spotřebu a nabíjení ESS; vyhýbejte se zbytečnému exportu a případně omezte výrobu.
|
Období záporných cen se mohou překrývat s běžnými denními tarifními obdobími místo toho, aby tvořily samostatný denní časový úsek. O víkendech a svátcích mohou také platit odlišné cenové podmínky.
Solární výkon neodpovídá poptávce každou hodinu
Valencie disponuje výbornými slunečními zdroji s ročním ozářením přibližně 1 600–1 700 kWh/m² a odhadovanou fotovoltaickou výrobou asi 1 600 kWh/kWp při optimálním sklonu panelů kolem 38°. Avšak výstup PV klesá po západu slunce na nulu, zatímco mnoho spotřebičů stále funguje. Akumulace v bateriích proto hraje důležitou roli při přesunu výroby z denní doby.
Nízké rychlosti větru omezuji roli větrné energie
Průměrná rychlost větru činí přibližně 3 m/s, takže větrná energie je vhodnější jako doplňkový zdroj než jako hlavní generátor. Silnější noční větry mohou poskytnout užitečnou výrobu v době, kdy není k dispozici solární výkon.
Vytápění a spotřeba teplé vody představují druhou energetickou výzvu
Dieselový generátor obvykle odvádí významné množství tepla prostřednictvím chladicího systému a výfukového systému. Využití kogenerace (CHP) umožňuje využít teplo z chladicí vody a výfukových plynů o teplotě přibližně 450 °C pro vytápění, ohřev teplé užitkové vody nebo průmyslové procesy.
Nestabilita sítě může změnit problém s elektrickou energií na problém s nepřerušeným dodávkou
Obnovitelné zdroje snižují závislost na síti, avšak jejich výkon je stále proměnný. Pro kritické zátěže je nutné mít záložní bateriové systémy, možnost izolovaného provozu (islanding) a řiditelný zdroj výroby. Dieselová kogenerace (CHP) může poskytnout tento řiditelný záložní prvek.
Hluk se může stát konstrukčním omezením v rezidenčních oblastech
Rezidenční projekty profitují z nízkohlučných zařízení. Vertikální větrné turbíny (VAWT) jsou vhodné tam, kde hraje roli hluk i vizuální dopad, zatímco horizontální větrné turbíny (HAWT) jsou lépe vhodné pro továrny a farmy.
2. Řešení: Integrovaná mikroelektřina založená na sluneční energii, větru, bateriích, kogeneraci (CHP) a řídicím systému EMS
Systém funguje jako jedna koordinovaná energetická platforma, nikoli jako samostatné produkty pro fotovoltaiku, baterie, větrnou energii, diesel a síť. Řízení EMS přizpůsobuje výrobu a ukládání požadavkům zátěže, cenám elektřiny, dostupnosti obnovitelných zdrojů a požadavkům na záložní zásobování.
3. Jak mikrosíť funguje
Provozní strategie by měla být dynamická, nikoli pevná hierarchie zdrojů. Obnovitelná energie se využívá pro místní zátěž, je-li k dispozici; úložiště přesouvá energii v čase; levnější elektrická energie ze sítě se využívá, je-li to výhodné; kogenerační jednotka se spouští, je-li vyžadována spolehlivost nebo tepelná zátěž, která vyžaduje řiditelnou výrobu.
|
Čas / stav
|
Cena / podmínka
|
Strategie EMS
|
Hlavní cíl
|
|
00:00–08:00
|
Mimo špičku; 0,02–0,04 €/kWh
|
Nabíjet ESS levnější elektrickou energií ze sítě, pokud je to vhodné; využívat dostupnou větrnou energii.
|
Optimalizace nákladů na energii.
|
|
08:00–10:00
|
Nízká cena; 0,04–0,08 €/kWh
|
Fotovoltaické panely napájejí místní zátěž; akumulační systém (ESS) poskytuje podporu dle potřeby; síť pokrývá nedostatky.
|
Maximalizovat vlastní spotřebu.
|
|
10:00–14:00
|
Špička; 0,20–0,35 €/kWh
|
Vybití akumulačního systému (ESS); využití fotovoltaické energie místně; export pouze v případě ekonomicky výhodného řešení.
|
Omezení špičkové zátěže a optimalizace hodnoty.
|
|
14:00–18:00
|
Nízká cena; 0,04–0,08 €/kWh
|
Pokračovat ve vlastní spotřebě z fotovoltaických panelů a připravit akumulační systém (ESS) na večerní špičku.
|
Snížit nákup energie ze sítě.
|
|
18:00–22:00
|
Špička; 0,20–0,35 €/kWh
|
Vybití akumulačního systému (ESS); spuštění kogenerační jednotky (CHP) pouze tehdy, když obnovitelné zdroje energie a akumulace nestačí na kritickou zátěž.
|
Spolehlivost při kontrolovaném využití paliva.
|
|
22:00–24:00
|
Nízká cena; 0,04–0,08 €/kWh
|
Vyvážit stav nabití akumulačního systému (ESS), noční vítr a požadavky na následující den.
|
Náklady a odolnost.
|
|
Období záporných cen
|
Zvláštní podmínka; příklad ze zdroje: 11:00–16:00
|
Upřednostňujte místní spotřebu a nabíjení ESS; vyhýbejte se zbytečnému exportu; v případě potřeby omezte výrobu.
|
Vyhněte se ztrátám způsobeným zápornými cenami.
|
4. Proč členěná výroba tepla a elektrické energie (CHP) činí mikrosít více než jen záložním napájecím systémem
CHP přeměňuje dieselový generátor z zařízení určeného výhradně pro nouzové případy na řiditelný zdroj elektrické energie a užitečného tepla. Získané teplo lze využít pro vytápění a pro ohřev užitkové nebo technologické vody, zatímco akumulace tepla ve vodě umožňuje oddělit výrobu tepla od jeho spotřeby. V off-grid aplikacích může CHP také snížit požadovanou kapacitu baterií během delších období s nízkou výrobou z obnovitelných zdrojů.
5. Příklad aplikace:
Mikrosít továrny a farmy
Továrny a farmy mohou kombinovat fotovoltaické panely na střechách nebo na pozemcích, akumulaci energie v bateriích, větrnou energii, CHP a tepelnou akumulaci, aby zajistily nepřetržitý provoz, pokrytí noční poptávky a tepelné zátěže.
Představitelný odhad návratnosti je přibližně 3–5 let, avšak skutečné výsledky závisí na profilu zátěže, cenách elektřiny, nákladech na vybavení, výnosu obnovitelných zdrojů a provozní strategii.
Bytové a venkovské mikro-sítě
Pro samostatné rodinné domy, vily a venkovské nemovitosti nabízí zdrojové řešení menší, tišší konfiguraci zaměřenou na vlastní spotřebu, záložní napájení, vytápění a ohřev teplé vody.
Konečné dimenzování by mělo být založeno na skutečné domácnostní zátěži, sezónním výnosu obnovitelných zdrojů, autonomii baterie a kapacitě generátoru. Úplnou nezávislost mimo síť nelze předpokládat bez specifické ověření na daném místě.
6realizace projektu: od hodnocení po uvedení do provozu
Úspěšná mikro-síť vyžaduje inženýrský přístup přesahující pouhý seznam zařízení. Projekt by měl postupovat od hodnocení zátěže a individuálního návrhu přes dodržení předpisů, výrobu, instalaci, uvedení do provozu až po dlouhodobou podporu.
7klíčové výhody integrovaného přístupu
- Snížení nákladů na elektrickou energii z veřejné sítě prostřednictvím vlastní spotřeby solární energie, akumulace v bateriích a řízení spotřeby podle tarifních pásem.
- Vyrovnaní špičkové zátěže a přesun energie v čase namísto závislosti pouze na okamžité výrobě z obnovitelných zdrojů.
- Doplňková výroba energie ze slunce a větru, přičemž větrná energie je v podmínkách nízké větrnosti v Valencii považována za zdroj vedlejší.
- Kogenerační dieselové generátory poskytující řiditelnou elektřinu a užitečné teplo pro rekuperaci.
- Zlepšená odolnost díky bateriové záloze a řízenému ostrovnímu provozu prostřednictvím energetického řídicího systému (EMS).
- Integrované vytápění a možnost ohřevu užitkové nebo technologické teplé vody.
- Nízkohlučné varianty větrných turbín a akustická úprava pro aplikace citlivé na hluk.
- Dálkový monitoring a koordinované řízení více energetických zařízení.
- Modulární konfigurace pro továrny, farmy, domácnosti a venkovské nemovitosti.
- Komplexní inženýrská podpora a dodávka „z jednoho zdroje“ – od analýzy přes uvádění do provozu až po servis po prodeji.
8. Chytrý způsob návrhu energetických systémů ve Valencii
Mikrogrid by měl být navržen s ohledem na interakci mezi výrobou energie, spotřebou, cenami elektřiny, tepelným požadavkem a požadavky na spolehlivost. Sluneční energie umožňuje výkonnou výrobu v průběhu dne, avšak sama o sobě nedokáže pokrýt požadavek večerní spotřeby, výpadky veřejné sítě ani tepelné potřeby. Větrná energie může sluneční energii doplnit, avšak nízké průměrné rychlosti větru omezuji její význam. Akumulace v bateriích přesouvá energii v čase, zatímco kogenerační jednotky (CHP) poskytují řiditelnou zálohu a užitečné teplo.
Hodnota systému tedy vyplývá ze souřaděného řízení, nikoli z žádného samostatného komponentu. Konečné dimenzování by mělo vycházet z reálných údajů konkrétní lokality, včetně křivek elektrické zátěže, kritických zátěží, tepelného a teplé-vodního požadavku, slunečních a větrných zdrojů, stavu veřejné sítě, tarifů za elektřinu a ekonomických cílů.
9. Torchpower: Komplexní energetická řešení
Torchpower poskytuje komplexní řešení v oblasti energetických technologií, včetně hodnocení systémů, individuálního návrhu, dodávek zařízení, podpory při splňování předpisů, dodávek, dálkové technické podpory, koordinace uvedení do provozu a dlouhodobé záruční i pozáruční podpory. Každou mikroelektrárnu lze nakonfigurovat podle zátěžového profilu lokality, dostupného prostoru, rozpočtu, obnovitelných zdrojů energie a podmínek veřejné sítě.
EN
