هزینه‌های پنهان انرژی در والنسیا: چرا انرژی خورشیدی به تنهایی ممکن است برای ریزشبکهٔ شما کافی نباشد

راه‌حلی یکپارچه شامل خورشیدی، بادی، باتری، نیروگاه ترکیبی حرارتی-برقی (CHP) و سیستم مدیریت انرژی (EMS) برای کاربردهای صنعتی و مسکونی

والنسیا پتانسیل قوی خورشیدی دارد، اما یک ریزشبکهٔ عملی باید نیازهای شب، نوسان قیمت برق، محدودیت منابع بادی، نیازهای گرمایش و آب گرم، قطعی‌های شبکهٔ عمومی و محدودیت‌های صوتی در مناطق مسکونی را نیز برطرف کند. سیستمی یکپارچه که ترکیبی از فتوولتائیک خورشیدی، ذخیره‌سازی باتری، توربین‌های بادی، تولید دیزلی ترکیبی حرارتی-برقی (CHP)، شبکهٔ عمومی و سیستم مدیریت انرژی (EMS) باشد، می‌تواند این نیازها را متعادل کند.

۱. مشکلات انرژی که شاید تا زمان راه‌اندازی سیستم متوجه آنها نشوید

چالش واقعی این نیست که یک سایت چقدر انرژی تجدیدپذیر تولید می‌کند. بلکه این است که آیا تولید با زمان، هزینه و نوع تقاضا هماهنگ است یا خیر. یک سیستم ممکن است در طول یک سال انرژی کافی تولید کند اما همچنان با بارهای عصرگاهی، گرمایش، آب گرم یا قطعی‌ها دچار مشکل شود.

هزینه‌های بالا و نوسان‌پذیر برق

هزینه‌های برق می‌تواند به‌طور قابل‌توجهی بر اساس زمان روز متفاوت باشد. این امر جابه‌جایی انرژی را ارزشمند می‌سازد: ذخیره‌سازی باتری می‌تواند انرژی با هزینه پایین را جمع‌آوری کند و خرید از شبکه را در زمانی که قیمت برق بالاتر است کاهش دهد.

مرجع قیمت برق بر اساس زمان مصرف

اعداد زیر مقادیر نمونه‌ای برای تحلیل پروژه هستند. هزینه‌های واقعی مشتریان به قرارداد برق، شرایط بازار و عوارض اعمال‌شده بستگی دارد.

دوره‌های قیمت منفی ممکن است با دوره‌های تعرفه روزانه معمولی همپوشانی داشته باشند، نه اینکه به‌صورت یک بازهٔ روزانهٔ جداگانه تشکیل شوند. روزهای تعطیل هفتگی و تعطیلات رسمی نیز ممکن است شرایط تعرفهٔ متفاوتی داشته باشند.

تولید برق خورشیدی در هر ساعت با تقاضا هماهنگ نیست

والنسیا منابع خورشیدی قوی‌ای دارد؛ تابش سالانهٔ آن حدود ۱۶۰۰ تا ۱۷۰۰ کیلووات‌ساعت بر مترمربع است و تولید تخمینی فتوولتائیک در شیب بهینهٔ حدود ۳۸ درجه، حدود ۱۶۰۰ کیلووات‌ساعت بر کیلووات‌پیک می‌باشد. اما خروجی فتوولتائیک پس از غروب آفتاب به صفر می‌رسد، درحالی‌که بارهای زیادی همچنان ادامه دارند. بنابراین، ذخیره‌سازی باتری نقش مهمی در جابه‌جایی تولید روزانه ایفا می‌کند.

سرعت پایین باد، نقش انرژی بادی را محدود می‌کند

سرعت متوسط باد حدود ۳ متر بر ثانیه است؛ بنابراین باد را بهتر است به‌عنوان منبعی تکمیلی و نه تولیدکنندهٔ اصلی در نظر گرفت. بادهای قوی‌تر در شب می‌توانند در زمانی که تولید خورشیدی وجود ندارد، تولید مفیدی فراهم کنند.

تقاضای گرمایش و آب گرم مصرفی، چالش انرژی دومی را ایجاد می‌کند

یک نیروگاه دیزلی معمولاً گرمای قابل توجهی را از طریق سیستم‌های خنک‌کننده و دودکش خود دور می‌ریزد. بازیابی سیستم تولید همزمان برق و گرما (CHP) می‌تواند گرمای آب جکت و گرمای دود خروجی در حدود ۴۵۰ درجه سانتی‌گراد را به گرمایش مفید، آب گرم مصرفی یا گرمای فرآیندی تبدیل کند.

ناپایداری شبکه می‌تواند یک مشکل برقی را به مشکلی در ادامه تأمین انرژی تبدیل کند

انرژی‌های تجدیدپذیر وابستگی به شبکه را کاهش می‌دهند، اما همچنان متغیر هستند. بارهای حیاتی به پشتیبانی باتری، قابلیت جزیره‌سازی (islanding) و منبع تولید کنترل‌پذیر نیاز دارند. تولید برق دیزلی با سیستم CHP می‌تواند این لایه پشتیبانی کنترل‌پذیر را فراهم کند.

صدا ممکن است در مناطق مسکونی به محدودیتی در طراحی تبدیل شود

پروژه‌های مسکونی از تجهیزات کم‌صدا بهره می‌برند. توربین‌های بادی محور عمودی (VAWT) در مواردی که صدا و تأثیر بصری اهمیت دارند، مناسب‌اند؛ در حالی که توربین‌های بادی محور افقی (HAWT) برای کارخانه‌ها و مزارع مناسب‌تر هستند.

۲. راه‌حل: یک ریزشبکه یکپارچه شامل خورشیدی، بادی، باتری، CHP و سیستم مدیریت انرژی (EMS)

این سیستم به‌جای اینکه به‌صورت محصولات جداگانه‌ای مانند فتوولتائیک، باتری، توربین بادی، دیزلی و شبکه عمل کند، به‌عنوان یک پلتفرم انرژی هماهنگ‌شده فعالیت می‌کند. کنترل سیستم مدیریت انرژی (EMS) تولید و ذخیره‌سازی را با تقاضای بار، قیمت برق، دردسترس‌بودن انرژی‌های تجدیدپذیر و نیازهای پشتیبانی تطبیق می‌دهد.

۳. نحوهٔ عملکرد ریزشبکه

استراتژی بهره‌برداری باید پویا باشد نه سلسله‌مراتب منبع ثابت. انرژی تجدیدپذیر هنگامی که در دسترس است برای بارهای محلی مورد استفاده قرار می‌گیرد، سیستم ذخیره‌سازی انرژی انرژی را در طول زمان جابه‌جا می‌کند، برق ارزان‌تر شبکه هنگامی که مقرون‌به‌صرفه باشد به‌کار می‌رود و سیستم تولید همزمان گرمایی و الکتریکی (CHP) زمانی روشن می‌شود که برای اطمینان از قابلیت اطمینان یا نیازهای حرارتی، تولید کنترل‌شدنی لازم باشد.

۴. چرا سیستم تولید همزمان حرارت و برق (CHP) ریزشبکه را فراتر از یک سیستم برق پشتیبان می‌کند

سیستم تولید همزمان حرارت و برق (CHP) ژنراتور دیزلی را از یک دستگاه صرفاً اضطراری به یک منبع کنترل‌پذیر برق و حرارت مفید تبدیل می‌کند. حرارت بازیابی‌شده می‌تواند برای تأمین نیازهای گرمایشی و آب گرم مصرفی یا فرآیندی به‌کار رود، درحالی‌که ذخیره‌سازی آب گرم، تولید حرارت را از تقاضای حرارتی جدا می‌کند. در کاربردهای بدون اتصال به شبکه اصلی (off-grid)، سیستم CHP همچنین می‌تواند ظرفیت باتری مورد نیاز را در دوره‌های طولانی کمبود منابع تجدیدپذیر کاهش دهد.

۵. نمونه کاربرد:

ریزشبکه کارخانه و مزرعه

کارخانه‌ها و مزارع می‌توانند از ترکیب نیروگاه خورشیدی روی سقف یا زمینی (PV)، ذخیره‌سازی باتری، توربین بادی، سیستم تولید همزمان حرارت و برق (CHP) و ذخیره‌سازی حرارتی برای پشتیبانی از عملیات پیوسته، تقاضای شبانه و بارهای گرمایشی استفاده کنند.

تخمین نماینده‌ی بازگشت سرمایه حدوداً ۳ تا ۵ سال است، اما نتایج واقعی به پروفایل بار، قیمت برق، هزینه‌ی تجهیزات، بازده انرژی‌های تجدیدپذیر و استراتژی بهره‌برداری بستگی دارد.

ریزشبکه‌ی مسکونی و روستایی

برای خانه‌های مستقل، ویلاها و املاک روستایی، راه‌حل منبع یک پیکربندی کوچک‌تر و کم‌صدا را پیشنهاد می‌کند که بر مصرف داخلی، تأمین برق اضطراری، گرمایش و آب گرم تمرکز دارد.

تعیین نهایی اندازه‌بندی باید بر اساس بارهای واقعی خانوار، بازده فصلی انرژی‌های تجدیدپذیر، خوداتکایی باتری و ظرفیت ژنراتور انجام شود. استقلال کامل از شبکه‌ی اصلی بدون اعتبارسنجی مخصوص محل نباید پیش‌فرض در نظر گرفته شود.

6اجراي پروژه: از ارزیابی تا راه‌اندازی نهایی

یک ریزشبکه‌ی موفق نیازمند مهندسی فراتر از صرفاً فهرست تجهیزات است. پروژه باید از ارزیابی بار و طراحی سفارشی، از طریق رعایت مقررات، تولید، نصب، راه‌اندازی نهایی و پشتیبانی بلندمدت پیش‌روی کند.

7مزایای کلیدی رویکرد یکپارچه

• کاهش هزینه‌های برق شبکه از طریق مصرف خودی انرژی خورشیدی، ذخیره‌سازی در باتری و مدیریت انرژی بر اساس زمان مصرف
• کاهش اوج مصرف و جابه‌جایی انرژی به جای اتکا صرف به تولید لحظه‌ای انرژی‌های تجدیدپذیر
• تولید تکمیلی خورشیدی و بادی، با قرار دادن انرژی بادی به عنوان منبع ثانویه در شرایط باد کم در والنسیا
• تولید برق با سیستم CHP دیزلی که برق کنترل‌پذیر و بازیافت حرارت مفید را فراهم می‌کند
• افزایش تاب‌آوری از طریق پشتیبانی باتری و عملیات جزیره‌ای کنترل‌شده توسط سیستم مدیریت انرژی (EMS)
• قابلیت گرمایش یکپارچه و آب گرم مصرفی یا فرآیندی
• گزینه‌های بادی کم‌صدا و درمان صوتی برای کاربردهای حساس به صدا
• پایش از راه دور و کنترل هماهنگ چندین دارایی انرژی
• پیکربندی‌های ماژولار برای کارخانه‌ها، مزارع، خانه‌ها و املاک روستایی
• پشتیبانی مهندسی و اجرای تک‌مرحله‌ای از مرحله ارزیابی تا راه‌اندازی و خدمات پس از فروش

8روش هوشمندتری برای طراحی سیستم‌های انرژی در والنسیا

طراحی یک ریزشبکه باید بر اساس تعامل بین تولید انرژی، مصرف انرژی، قیمت‌های برق، تقاضای حرارتی و نیازهای قابلیت اطمینان انجام شود. انرژی خورشیدی می‌تواند در ساعات روز تولید قوی ایجاد کند، اما به تنهایی نمی‌تواند تقاضای شب، قطعی‌های شبکه یا نیازهای گرمایشی را برطرف کند. انرژی بادی می‌تواند نقش مکملی برای انرژی خورشیدی ایفا کند، اما سرعت متوسط پایین باد، نقش آن را محدود می‌سازد. ذخیره‌سازی باتری انرژی را در طول زمان جابه‌جا می‌کند، در حالی که سیستم‌های تولید همزمان برق و گرما (CHP) پشتیبانی قابل کنترل و گرمای مفید فراهم می‌کنند.

بنابراین ارزش این سیستم از کنترل هماهنگ آن ناشی می‌شود، نه از هیچ‌یک از اجزای منفرد آن. تعیین نهایی ابعاد سیستم باید با استفاده از داده‌های واقعی محل انجام شود، از جمله منحنی‌های بار الکتریکی، بارهای حیاتی، تقاضای گرما و آب گرم، منابع خورشیدی و بادی، شرایط شبکه، تعرفه‌های برق و اهداف اقتصادی.

9تورچ‌پاور: راه‌حل‌های یکپارچه انرژی

تورچ‌پاور راه‌حل‌های فناوری انرژی جامع ارائه می‌دهد که شامل ارزیابی سیستم، طراحی سفارشی، تأمین تجهیزات، حمایت از انطباق با استانداردها، تحویل، راهنمایی فنی از راه دور، هماهنگی راه‌اندازی و پشتیبانی بلندمدت پس از فروش می‌شود. هر ریزشبکه را می‌توان بر اساس نمودار بار محل، فضای در دسترس، بودجه، منابع تجدیدپذیر و شرایط شبکه برق تنظیم کرد.