ต้นทุนพลังงานที่ซ่อนอยู่ในวาเลนเซีย: เหตุใดการใช้พลังงานแสงอาทิตย์เพียงอย่างเดียวอาจไม่เพียงพอสำหรับไมโครกริดของคุณ

โซลูชันแบบบูรณาการสำหรับระบบพลังงานแสงอาทิตย์ ลม แบตเตอรี่ เครื่องกำเนิดไฟฟ้าแบบ CHP และระบบจัดการพลังงาน (EMS) สำหรับการใช้งานในภาคอุตสาหกรรมและที่อยู่อาศัย

เมืองบาเลนเซียมีศักยภาพด้านพลังงานแสงอาทิตย์สูง แต่ไมโครกริดที่ใช้งานได้จริงจำเป็นต้องจัดการกับความต้องการพลังงานในช่วงเย็น ความผันแปรของราคาค่าไฟฟ้า ทรัพยากรลมที่จำกัด ความต้องการพลังงานความร้อนและน้ำร้อน การขัดข้องของโครงข่ายไฟฟ้า และข้อจำกัดด้านเสียงรบกวนสำหรับที่อยู่อาศัย ระบบที่บูรณาการกันอย่างลงตัว ซึ่งประกอบด้วยแผงเซลล์แสงอาทิตย์ (PV) ระบบเก็บพลังงานด้วยแบตเตอรี่ กังหันลม เครื่องกำเนิดไฟฟ้าดีเซลแบบ CHP โครงข่ายไฟฟ้าสาธารณะ และระบบจัดการพลังงาน (EMS) สามารถตอบสนองความต้องการเหล่านี้ได้อย่างสมดุล

1. ปัญหาด้านพลังงานที่คุณอาจมองไม่เห็นจนกว่าจะเริ่มเดินระบบ

ความท้าทายที่แท้จริงไม่ได้อยู่ที่ว่าสถานที่หนึ่งๆ จะผลิตพลังงานหมุนเวียนได้มากน้อยเพียงใด แต่อยู่ที่ว่าการผลิตพลังงานนั้นสอดคล้องกับช่วงเวลา ต้นทุน และประเภทของความต้องการใช้พลังงานหรือไม่ แม้ระบบทั้งระบบจะสามารถผลิตพลังงานได้เพียงพอตลอดทั้งปี ก็ยังอาจประสบปัญหาในการรองรับภาระการใช้พลังงานในช่วงเย็น ความต้องการพลังงานความร้อนและน้ำร้อน หรือการหยุดจ่ายไฟจากโครงข่าย

ค่าไฟฟ้าสูงและผันผวน

ค่าไฟฟ้าอาจเปลี่ยนแปลงอย่างมากตามช่วงเวลาของวัน สิ่งนี้ทำให้การเลื่อนการใช้พลังงานมีคุณค่า: ระบบเก็บพลังงานด้วยแบตเตอรี่สามารถดักจับพลังงานที่มีต้นทุนต่ำไว้ และลดการซื้อไฟฟ้าจากโครงข่ายในช่วงที่ค่าไฟสูง

อ้างอิงราคาค่าไฟฟ้าตามช่วงเวลา

ตัวเลขต่อไปนี้เป็นค่าที่ใช้ในการวิเคราะห์โครงการโดยประมาณ ต้นทุนจริงของลูกค้าขึ้นอยู่กับสัญญาค่าไฟฟ้า สภาพตลาด และค่าธรรมเนียมที่เกี่ยวข้อง

ช่วงเวลาที่ราคาติดลบอาจทับซ้อนกับช่วงเวลาค่าไฟฟ้าปกติในเวลากลางวัน แทนที่จะแยกเป็นช่วงเวลาเฉพาะรายวัน นอกจากนี้ วันหยุดสุดสัปดาห์และวันหยุดราชการอาจมีเงื่อนไขการกำหนดราคาที่แตกต่างออกไป

พลังงานแสงอาทิตย์ไม่สามารถตอบสนองความต้องการพลังงานได้ทุกชั่วโมง

แคว้นบาเลนเซียมีทรัพยากรพลังงานแสงอาทิตย์ที่เข้มข้น โดยมีปริมาณรังสีเฉลี่ยต่อปีประมาณ 1,600–1,700 กิโลวัตต์-ชั่วโมงต่อตารางเมตร และคาดว่าระบบพลังงานแสงอาทิตย์ (PV) จะผลิตไฟฟ้าได้ประมาณ 1,600 กิโลวัตต์-ชั่วโมงต่อกิโลวัตต์-เพ็ก (kWp) เมื่อติดตั้งในมุมเอียงที่เหมาะสมประมาณ 38 องศา อย่างไรก็ตาม กำลังผลิตจาก PV จะลดลงเป็นศูนย์หลังพระอาทิตย์ตกดิน ขณะที่ภาระการใช้ไฟฟ้ายังคงดำเนินต่อไป ดังนั้น ระบบแบตเตอรี่จึงมีบทบาทสำคัญในการย้ายพลังงานที่ผลิตได้ในเวลากลางวันไปใช้ในเวลาอื่น

ความเร็วลมต่ำจำกัดบทบาทของพลังงานลม

ความเร็วลมเฉลี่ยอยู่ที่ประมาณ 3 เมตรต่อวินาที ดังนั้น พลังงานลมจึงเหมาะกว่าที่จะใช้เป็นแหล่งพลังงานเสริม มากกว่าจะใช้เป็นแหล่งผลิตหลัก ลมที่แรงขึ้นในเวลากลางคืนสามารถสร้างพลังงานได้ในช่วงที่พลังงานแสงอาทิตย์ไม่สามารถผลิตได้

ความต้องการพลังงานสำหรับการให้ความร้อนและน้ำร้อนก่อให้เกิดความท้าทายด้านพลังงานประการที่สอง

เครื่องกำเนิดไฟฟ้าดีเซลโดยทั่วไปจะปล่อยความร้อนจำนวนมากผ่านระบบระบายความร้อนและระบบไอเสีย ระบบการกู้คืนพลังงานแบบรวม (CHP) สามารถนำความร้อนจากน้ำหล่อเย็นของเครื่องยนต์และไอเสียที่มีอุณหภูมิประมาณ 450 องศาเซลเซียสไปใช้ประโยชน์ได้ เช่น สำหรับการให้ความร้อน การผลิตน้ำร้อนใช้ในครัวเรือน หรือความร้อนสำหรับกระบวนการผลิต

ความไม่เสถียรของโครงข่ายไฟฟ้าอาจเปลี่ยนปัญหาด้านไฟฟ้าให้กลายเป็นปัญหาด้านความต่อเนื่องของการจ่ายไฟ

แหล่งพลังงานหมุนเวียนช่วยลดการพึ่งพาโครงข่ายไฟฟ้า แต่ยังคงมีลักษณะแปรผันอยู่ โหลดที่สำคัญยิ่งจำเป็นต้องมีแบตเตอรี่สำรอง ความสามารถในการแยกตัวออกจากโครงข่าย (islanding) และแหล่งกำเนิดไฟฟ้าที่ควบคุมได้ ซึ่งเครื่องกำเนิดไฟฟ้าดีเซลแบบ CHP สามารถทำหน้าที่เป็นแหล่งสำรองที่ควบคุมได้ดังกล่าว

เสียงรบกวนอาจกลายเป็นข้อจำกัดด้านการออกแบบในพื้นที่ที่อยู่อาศัย

โครงการที่อยู่อาศัยได้รับประโยชน์จากอุปกรณ์ที่สร้างเสียงรบกวนต่ำ กังหันลมแบบแกนตั้ง (VAWT) เหมาะสำหรับสถานที่ที่ต้องคำนึงถึงทั้งเสียงรบกวนและผลกระทบต่อทัศนียภาพ ในขณะที่กังหันลมแบบแกนนอน (HAWT) เหมาะกว่าสำหรับโรงงานและฟาร์ม

2. แนวทางแก้ไข: ไมโครกริดแบบบูรณาการที่ประกอบด้วยพลังงานแสงอาทิตย์ กังหันลม แบตเตอรี่ เครื่องกำเนิดไฟฟ้าแบบ CHP และระบบจัดการพลังงาน (EMS)

ระบบทำงานเป็นแพลตฟอร์มพลังงานแบบบูรณาการที่ประสานงานกัน แทนที่จะเป็นผลิตภัณฑ์แยกต่างหาก เช่น แผงโซลาร์เซลล์ แบตเตอรี่ กังหันลม เครื่องกำเนิดไฟฟ้าดีเซล และโครงข่ายไฟฟ้า ระบบจัดการพลังงาน (EMS) ควบคุมให้การผลิตและการเก็บพลังงานสอดคล้องกับความต้องการใช้ไฟฟ้า ราคาค่าไฟฟ้า ปริมาณพลังงานหมุนเวียนที่มีอยู่ และความต้องการสำรองพลังงาน

3. หลักการทำงานของไมโครกริด

กลยุทธ์การดำเนินงานควรเปลี่ยนแปลงตามสถานการณ์ ไม่ใช่ลำดับแหล่งพลังงานที่คงที่ พลังงานหมุนเวียนจะถูกใช้เพื่อจ่ายให้กับโหลดในพื้นที่เมื่อมีพร้อม ระบบเก็บพลังงานจะย้ายพลังงานไปใช้ในช่วงเวลาที่เหมาะสม ไฟฟ้าจากโครงข่ายที่มีต้นทุนต่ำกว่าสามารถนำมาใช้ได้เมื่อให้ประโยชน์ และเครื่องผลิตไฟฟ้าและไอน้ำรวม (CHP) จะเริ่มทำงานเมื่อต้องการความน่าเชื่อถือหรือเมื่อมีความต้องการพลังงานความร้อนที่ต้องควบคุมได้

4. เหตุใดระบบ CHP จึงทำให้ไมโครกริดมีมากกว่าระบบสำรองไฟฟ้าเพียงอย่างเดียว

ระบบ CHP เปลี่ยนเครื่องกำเนิดไฟฟ้าดีเซลซึ่งเดิมใช้เฉพาะในกรณีฉุกเฉิน ให้กลายเป็นแหล่งผลิตไฟฟ้าและพลังงานความร้อนที่ควบคุมได้ ความร้อนที่กู้คืนกลับมาสามารถใช้สำหรับระบบทำความร้อน รวมทั้งน้ำร้อนใช้ในครัวเรือนหรือในกระบวนการผลิต ส่วนถังเก็บน้ำร้อนจะแยกการผลิตความร้อนออกจากความต้องการใช้ความร้อน สำหรับการใช้งานแบบไม่เชื่อมต่อกับโครงข่ายไฟฟ้า (off-grid) ระบบ CHP ยังช่วยลดความจุของแบตเตอรี่ที่จำเป็นในช่วงที่แหล่งพลังงานหมุนเวียนผลิตได้น้อยเป็นเวลานาน

5. ตัวอย่างการประยุกต์ใช้งาน:

ไมโครกริดสำหรับโรงงานและฟาร์ม

โรงงานและฟาร์มสามารถผสานรวมแผงโซลาร์เซลล์บนหลังคาหรือบนพื้นดิน ระบบเก็บพลังงานด้วยแบตเตอรี่ กังหันลม ระบบ CHP และระบบเก็บความร้อน เพื่อสนับสนุนการดำเนินงานอย่างต่อเนื่อง ความต้องการพลังงานในเวลากลางคืน และภาระความร้อน

การประมาณการระยะเวลาคืนทุนโดยเฉลี่ยอยู่ที่ประมาณ 3–5 ปี แต่ผลลัพธ์ที่แท้จริงขึ้นอยู่กับรูปแบบการใช้พลังงาน ราคาค่าไฟฟ้า ต้นทุนอุปกรณ์ ผลผลิตจากแหล่งพลังงานหมุนเวียน และกลยุทธ์การดำเนินงาน

ไมโครกริดสำหรับที่อยู่อาศัยและชนบท

สำหรับบ้านเดี่ยว วิลล่า และทรัพย์สินในพื้นที่ชนบท โซลูชันนี้เสนอการจัดวางระบบขนาดเล็กที่มีเสียงรบกวนต่ำ โดยเน้นการใช้พลังงานภายใน การสำรองพลังงาน การทำความร้อน และน้ำร้อน

การกำหนดขนาดสุดท้ายควรพิจารณาจากรูปแบบการใช้พลังงานของครัวเรือนจริง ผลผลิตจากแหล่งพลังงานหมุนเวียนตามฤดูกาล ความเป็นอิสระของแบตเตอรี่ และกำลังการผลิตของเครื่องกำเนิดไฟฟ้า การสมมุติว่าสามารถแยกตัวออกจากโครงข่ายไฟฟ้าได้อย่างสมบูรณ์แบบนั้นไม่ควรทำโดยไม่มีการตรวจสอบเฉพาะสถานที่

6การดำเนินโครงการ: จากการประเมินจนถึงการส่งมอบใช้งาน

ไมโครกริดที่ประสบความสำเร็จจำเป็นต้องอาศัยวิศวกรรมที่ลึกซึ้งกว่าการจัดทำรายการอุปกรณ์เพียงอย่างเดียว โครงการควรมีขั้นตอนที่ครอบคลุมตั้งแต่การประเมินภาระโหลดและการออกแบบเฉพาะทาง ผ่านกระบวนการปฏิบัติตามมาตรฐาน การผลิต การติดตั้ง การส่งมอบใช้งาน และการสนับสนุนระยะยาว

7ประโยชน์หลักของการดำเนินการแบบบูรณาการ

• ลดต้นทุนค่าไฟฟ้าจากโครงข่ายด้วยการใช้พลังงานแสงอาทิตย์เอง ระบบเก็บพลังงานด้วยแบตเตอรี่ และการจัดการพลังงานตามช่วงเวลา
• ลดยอดโหลดสูงสุดและเลื่อนการใช้พลังงานไปยังช่วงเวลาอื่น แทนที่จะพึ่งพาการผลิตพลังงานหมุนเวียนแบบทันทีเพียงอย่างเดียว
• การผลิตพลังงานร่วมกันจากแสงอาทิตย์และลม โดยให้พลังงานลมทำหน้าที่เสริม เนื่องจากสภาพลมในเมืองวาเลนเซียค่อนข้างต่ำ
• การผลิตไฟฟ้าด้วยเครื่องยนต์ดีเซลแบบ CHP ซึ่งให้ทั้งไฟฟ้าที่ควบคุมได้และพลังงานความร้อนที่สามารถนำกลับมาใช้ประโยชน์ได้
• เพิ่มความทนทานของระบบผ่านแบตเตอรี่สำรองและการทำงานแบบแยกตัว (islanded operation) ที่ควบคุมโดย EMS
• ระบบทำความร้อนรวมถึงน้ำร้อนสำหรับใช้ในครัวเรือนหรือกระบวนการผลิต
• ตัวเลือกกังหันลมที่ปล่อยเสียงต่ำ พร้อมการป้องกันเสียงรบกวนสำหรับสถานที่ที่ไวต่อเสียง
• การตรวจสอบระยะไกลและการควบคุมแบบประสานงานสำหรับทรัพย์สินด้านพลังงานหลายประเภท
• การออกแบบแบบโมดูลาร์ที่ปรับใช้ได้กับโรงงาน ฟาร์ม บ้านเรือน และที่ดินชนบท
• บริการวิศวกรรมครบวงจรและการส่งมอบ ตั้งแต่การประเมินเบื้องต้น จนถึงการติดตั้งใช้งานจริงและบริการหลังการขาย

8. วิธีการออกแบบระบบพลังงานในวาเลนเซียที่ชาญฉลาดยิ่งขึ้น

ระบบไมโครกริดควรออกแบบโดยคำนึงถึงปฏิสัมพันธ์ระหว่างการผลิตพลังงาน การใช้พลังงาน ราคาค่าไฟฟ้า ความต้องการพลังงานความร้อน และข้อกำหนดด้านความน่าเชื่อถือ แผงโซลาร์เซลล์สามารถผลิตพลังงานได้มากในช่วงกลางวัน แต่ไม่สามารถตอบสนองความต้องการพลังงานในช่วงเย็น หรือรองรับเหตุการณ์ไฟฟ้าดับของโครงข่าย หรือความต้องการพลังงานความร้อนได้เพียงลำพัง กังหันลมสามารถเสริมพลังงานจากแสงอาทิตย์ได้ แต่ความเร็วลมเฉลี่ยที่ต่ำทำให้บทบาทของมันมีข้อจำกัด แบตเตอรี่เก็บพลังงานสามารถย้ายพลังงานไปใช้ในช่วงเวลาที่ต่างออกไป ในขณะที่ระบบ CHP ให้พลังงานสำรองที่ควบคุมได้และให้ความร้อนที่มีประโยชน์

ดังนั้น มูลค่าของระบบนี้จึงมาจากการควบคุมแบบบูรณาการ มากกว่าจากส่วนประกอบใดส่วนหนึ่งเพียงอย่างเดียว การกำหนดขนาดสุดท้ายควรใช้ข้อมูลจริงจากสถานที่นั้นๆ โดยรวมถึงเส้นโค้งภาระไฟฟ้า ภาระที่จำเป็นต้องจ่ายไฟอย่างต่อเนื่อง ความต้องการพลังงานความร้อนและน้ำร้อน ศักยภาพของพลังงานแสงอาทิตย์และลม สภาพของโครงข่ายไฟฟ้า อัตราค่าไฟฟ้า และวัตถุประสงค์ด้านเศรษฐกิจ

9. Torchpower: โซลูชันพลังงานแบบบูรณาการ

ทอร์ชพาวเวอร์ให้บริการโซลูชันเทคโนโลยีด้านพลังงานแบบครบวงจร ครอบคลุมการประเมินระบบ การออกแบบเฉพาะตามความต้องการ การจัดหาอุปกรณ์ การสนับสนุนด้านการปฏิบัติตามข้อกำหนด การจัดส่ง การให้คำแนะนำทางเทคนิคระยะไกล การประสานงานการเดินระบบ และการสนับสนุนหลังการขายในระยะยาว ไมโครกริดแต่ละแห่งสามารถปรับแต่งได้ตามโปรไฟล์โหลดของสถานที่ พื้นที่ว่างที่มีอยู่ งบประมาณ ทรัพยากรพลังงานหมุนเวียนที่พร้อมใช้งาน และสภาพของโครงข่ายไฟฟ้า