Ukryte koszty energetyczne Walencji: Dlaczego energia słoneczna sama w sobie może być niewystarczająca dla Twojej mikrosieci

Zintegrowane rozwiązanie obejmujące energię słoneczną, wiatrową, magazynowanie energii w bateriach, kogenerację (CHP) oraz system zarządzania energią (EMS) przeznaczone dla zastosowań przemysłowych i mieszkaniowych

W Walencji występuje duży potencjał energetyczny promieniowania słonecznego, jednak praktyczna mikrosieć musi również uwzględniać zapotrzebowanie wieczorem, zmienność cen energii elektrycznej, ograniczone zasoby wiatru, potrzeby grzewcze i ciepłej wody użytkowej, przerwy w dostawie energii z sieci publicznej oraz ograniczenia związane z hałasem w obszarach mieszkalnych. Zintegrowany system łączący panele fotowoltaiczne (PV), magazynowanie energii w bateriach, generację wiatrową, kogenerację opartą na silnikach wysokoprężnych (CHP), sieć publiczną oraz system zarządzania energią (EMS) pozwala zrównoważyć te wszystkie wymagania.

1. Problemy energetyczne, których nie zauważysz, dopóki nie uruchomisz systemu

Rzeczywistym wyzwaniem nie jest jedynie ilość energii odnawialnej, jaką dane miejsce może wytworzyć. Kluczowe jest, czy produkcja energii pokrywa zapotrzebowanie pod względem czasu, kosztu oraz rodzaju energii. System może generować wystarczającą ilość energii w skali roku i mimo to napotykać trudności przy zaspokajaniu zapotrzebowania wieczorem, zapotrzebowania grzewczego, zapotrzebowania na ciepłą wodę użytkową lub podczas przerw w dostawie energii.

Wysokie i niestabilne koszty energii elektrycznej

Koszty energii elektrycznej mogą znacznie się różnić w zależności od pory dnia. Dlatego przesuwanie zużycia energii jest wartościowe: magazynowanie energii w bateriach pozwala na wykorzystanie taniej energii i ogranicza zakupy z sieci, gdy cena energii elektrycznej jest wyższa.

Odniesienie do cen energii elektrycznej zależnych od pory dnia

Poniższe wartości mają charakter orientacyjny i dotyczą analizy projektu. Rzeczywiste koszty klienta zależą od umowy na dostawę energii elektrycznej, warunków rynkowych oraz stosowanych opłat.

Okresy cen ujemnych mogą pokrywać się z normalnymi godzinami taryfy dziennych, zamiast tworzyć osobną, codzienną strefę cenową. W weekendy oraz święta państwowe mogą również obowiązywać inne warunki cenowe.

Energia słoneczna nie pokrywa zapotrzebowania w każdej godzinie

Walencja charakteryzuje się silnymi zasobami energii słonecznej, przy rocznym nasłonecznieniu wynoszącym około 1600–1700 kWh/m² oraz szacowanej produkcji fotowoltaicznej na poziomie ok. 1600 kWh/kWp przy optymalnym nachyleniu paneli wynoszącym około 38°. Jednak wydajność PV spada do zera po zachodzie słońca, podczas gdy wiele odbiorów nadal działa. Magazynowanie energii w bateriach odgrywa więc istotną rolę w przesuwaniu generacji z okresu dziennego.

Niskie prędkości wiatru ograniczają rolę energii wiatrowej

Średnia prędkość wiatru wynosi około 3 m/s, dlatego wiatr należy traktować raczej jako źródło uzupełniające niż główne źródło generacji. Silniejsze wiatry nocne mogą zapewnić użyteczną generację wtedy, gdy produkcja energii słonecznej jest niedostępna.

Zapotrzebowanie na ciepło grzewcze i ciepłą wodę stwarza drugie wyzwanie energetyczne

Generator diesla zwykle odprowadza znaczne ilości ciepła poprzez systemy chłodzenia i wydechowe. Odzysk kogeneracyjny (CHP) pozwala wykorzystać ciepło z obiegu wody chłodzącej oraz z wydechów o temperaturze ok. 450 °C do celów ogrzewania, przygotowania ciepłej wody użytkowej lub ogrzewania procesowego.

Niestabilność sieci może przekształcić problem z dostawą energii elektrycznej w problem zapewnienia ciągłości zasilania.

Źródła odnawialne zmniejszają zależność od sieci, ale pozostają niestabilne. Obciążenia krytyczne wymagają zasilania rezerwowego z baterii, możliwości pracy w trybie wyspowym (islanding) oraz sterowalnego źródła generacji. Kogeneracyjne generatory diesla mogą zapewnić tę sterowalną warstwę rezerwy.

Hałas może stać się ograniczeniem projektowym w obszarach mieszkalnych.

Projekty mieszkaniowe korzystają z urządzeń o niskim poziomie hałasu. Wiatraki osiowe pionowe (VAWT) są odpowiednie tam, gdzie istotne są poziom hałasu i wpływ wizualny, podczas gdy wiatraki osiowe poziome (HAWT) lepiej nadają się do zastosowań w zakładach przemysłowych i na farmach.

2. Rozwiązanie: Zintegrowana mikrosieć słoneczno-wiatrowo-bateriowo-CHP z systemem zarządzania energią (EMS)

System działa jako zintegrowana platforma energetyczna, a nie jako oddzielne produkty fotowoltaiczne, bateryjne, wiatrowe, dieslowe i sieciowe. Sterowanie EMS dopasowuje generację i magazynowanie do zapotrzebowania obciążenia, cen energii elektrycznej, dostępności źródeł odnawialnych oraz wymagań dotyczących zasilania rezerwowego.

3. Jak działa mikrosieć

Strategia eksploatacji powinna być dynamiczna, a nie oparta na stałej hierarchii źródeł. Energia odnawialna jest wykorzystywana do zasilania lokalnych odbiorników w momencie jej dostępności; magazynowanie przesuwa energię w czasie; taniej energia z sieci może być wykorzystywana, gdy jest to korzystne; kogeneracja (CHP) uruchamiana jest w przypadku potrzeby zapewnienia niezawodności lub spełnienia zapotrzebowania cieplnego.

4. Dlaczego kogeneracja czyni mikrosieć czymś więcej niż tylko rezerwowym systemem zasilania

Kogeneracja przekształca agregat prądotwórczy na olej napędowy z urządzenia przeznaczonego wyłącznie do sytuacji awaryjnych w sterowalne źródło energii elektrycznej oraz użytecznego ciepła. Odzyskane ciepło może być wykorzystywane do ogrzewania oraz do przygotowania ciepłej wody użytkowej lub technologicznej, a magazynowanie ciepłej wody umożliwia rozdzielenie produkcji ciepła od zapotrzebowania na nie. W zastosowaniach pozamacierzowych kogeneracja może również zmniejszać pojemność akumulatorów wymaganą w okresach długotrwałego niskiego wytwarzania energii ze źródeł odnawialnych.

5. Przykład zastosowania:

Mikrosieć fabryczno-gospodarcza

Fabryki i gospodarstwa rolne mogą łączyć fotowoltaikę montowaną na dachach lub na terenach otwartych, magazyny energii, energię wiatrową, kogenerację oraz magazyny ciepła w celu zapewnienia ciągłości działania, zaspokajania zapotrzebowania w godzinach nocnych oraz pokrywania obciążeń grzewczych.

Przybliżona szacowana okres zwrotu inwestycji wynosi około 3–5 lat, ale rzeczywiste rezultaty zależą od profilu obciążenia, cen energii elektrycznej, kosztów sprzętu, wydajności źródeł odnawialnych oraz strategii eksploatacji.

Mikrosieć domowa i wiejska

Dla domów jednorodzinnych, willi oraz nieruchomości wiejskich rozwiązanie źródłowe proponuje mniejszą, cichą konfigurację skupioną na samozasilaniu, zasilaniu awaryjnym, ogrzewaniu i przygotowaniu ciepłej wody.

Ostateczne doboru mocy powinien opierać się na rzeczywistych obciążeniach gospodarstwa domowego, sezonowej wydajności źródeł odnawialnych, autonomii akumulatorów oraz mocy agregatu prądotwórczego. Pełna niezależność od sieci nie powinna być zakłada bez weryfikacji dostosowanej do konkretnej lokalizacji.

6realizacja projektu: od oceny do wprowadzenia do eksploatacji

Skuteczna mikrosieć wymaga inżynierii wykraczającej poza zwykłą listę sprzętu. Projekt powinien obejmować ocenę obciążenia, indywidualne zaprojektowanie, zapewnienie zgodności z przepisami, produkcję, montaż, wprowadzenie do eksploatacji oraz długoterminową obsługę techniczną.

7kluczowe korzyści z zintegrowanego podejścia

• Obniżenie kosztów energii elektrycznej z sieci dzięki samozużyciu energii słonecznej, magazynowaniu w bateriach oraz zarządzaniu energią w zależności od pory dnia.
• Spłaszczanie szczytów obciążenia i przesuwanie zużycia energii zamiast polegania wyłącznie na chwilowej generacji z odnawialnych źródeł energii.
• Współdziałające generowanie energii słonecznej i wiatrowej, przy czym energia wiatrowa jest traktowana jako źródło pomocnicze w warunkach niskiej prędkości wiatru w Walencji.
• Kogeneracja z silników wysokoprężnych zapewniająca kontrolowaną produkcję energii elektrycznej oraz odzysk ciepła użytkowego.
• Zwiększenie odporności dzięki zasilaniu rezerwowemu z baterii oraz sterowanej przez EMS pracy w trybie wyspowym.
• Zintegrowane ogrzewanie oraz możliwość przygotowania ciepłej wody użytkowej lub technologicznej.
• Opcje turbin wiatrowych o niskim poziomie hałasu oraz izolacja akustyczna dla zastosowań wrażliwych na hałas.
• Zdalne monitorowanie oraz skoordynowana kontrola wielu aktywów energetycznych.
• Konfiguracje modułowe przeznaczone dla zakładów przemysłowych, gospodarstw rolnych, domów oraz nieruchomości wiejskich.
• Kompleksowe wsparcie inżynieryjne i dostawcze – od analizy wstępnej, przez uruchomienie, po serwis posprzedażowy.

8. Sprytniejszy sposób projektowania systemów energetycznych w Walencji

Mikrosieć powinna być zaprojektowana z uwzględnieniem wzajemnego oddziaływania między produkcją energii, jej zużyciem, cenami energii elektrycznej, zapotrzebowaniem cieplnym oraz wymaganiami dotyczącymi niezawodności. Energia słoneczna może zapewnić silną generację w ciągu dnia, ale sama w sobie nie rozwiązuje zapotrzebowania wieczornego, przerw w zasilaniu sieci ani potrzeb grzewczych. Energia wiatrowa może uzupełnić energię słoneczną, ale niskie średnie prędkości wiatru ograniczają jej rolę. Magazynowanie energii w bateriach przesuwa energię w czasie, podczas gdy kogeneracja (CHP) zapewnia sterowalne rezerwy i przydatne ciepło.

Wartość systemu wynika więc ze zintegrowanego sterowania, a nie z żadnego pojedynczego komponentu. Ostateczne doboru mocy powinien opierać się na rzeczywistych danych lokalizacyjnych, w tym na krzywych obciążenia elektrycznego, obciążeniach krytycznych, zapotrzebowaniu na ciepło i ciepłą wodę, zasobach energii słonecznej i wiatrowej, warunkach sieciowych, taryfach na energię elektryczną oraz celach ekonomicznych.

9. Torchpower: Zintegrowane rozwiązania energetyczne

Torchpower dostarcza kompleksowych rozwiązań technologicznych w zakresie energii, obejmujących ocenę systemu, projektowanie dostosowane do indywidualnych potrzeb, dostawę sprzętu, wsparcie w zakresie zgodności z przepisami, doradztwo techniczne na odległość, koordynację uruchamiania oraz długoterminowe wsparcie posprzedażowe. Każdy mikrosieć można skonfigurować zgodnie z profilem obciążenia danego miejsca, dostępną powierzchnią, budżetem, zasobami odnawialnymi oraz warunkami sieci elektroenergetycznej.