Dynamiczne zarządzanie energią z wykorzystaniem akumulatorów i fotowoltaiki
Fraunhofer-GesellschaftJednym z wyzwań stojących przed powszechnym przyjęciem energii odnawialnej jest zmienna moc systemów fotowoltaicznych - dla przedsiębiorstw energochłonnych oznacza to, że ich sieci dystrybucyjne szybko stają się niewystarczające.
- Jak skompensować wahania energii ze źródeł odnawialnych z energią elektryczną z sieci publicznej
- Firmy przemysłowe wykorzystujące energię ze źródeł odnawialnych stoją przed trudnym zadaniem
- Baterie mogą służyć jako bufor i umożliwić kompensację wahania mocy elektrycznej
Naukowcy z Fraunhofer opracowali rozwiązanie, które łączy energię ze źródeł odnawialnych z energią elektryczną z sieci publicznej i wykorzystuje akumulatory do kompensacji wahań. Takie podejście przyniesie szczególne korzyści firmom, które chcą inwestować w zrównoważony rozwój za pomocą fotowoltaiki - i przy okazji zmniejszyć swoje koszty energii. Żywe laboratorium, które naśladuje warunki praktyczne, da klientom z branży możliwość przetestowania komponentów i rozwiązań systemowych. Rozwiązanie to pozwala również na bardziej efektywne zarządzanie stacjami ładowania samochodów elektrycznych.
Coraz częściej firmy przemysłowe wykorzystują energię ze źródeł odnawialnych, takich jak fotowoltaika, jako uzupełnienie publicznej sieci energetycznej. Jednak moc energii wiatrowej i słonecznej ulega wahaniom, co sprawia, że zarządzanie energią jest skomplikowanym zadaniem. Baterie odgrywają ważną rolę w rozwiązaniu tego problemu: służą jako bufor i kompensują wahania mocy elektrycznej. Jeśli przedsiębiorstwa przemysłowe posiadające na swoich dachach systemy fotowoltaiczne będą w stanie połączyć samodzielnie wytworzoną energię elektryczną z energią elektryczną pochodzącą z sieci publicznej, mogą odnieść ogromne korzyści. W związku z gwałtownym wzrostem cen energii istnieje coraz większe zapotrzebowanie na takie rozwiązanie. Instytut Fraunhofera ds. słonecznych systemów energetycznych ISE we Fryburgu odpowiada na to zapotrzebowanie w ramach projektu Haid-Power. Jako partner dołączył do niego Instytut Fraunhofera zajmujący się szybką dynamiką, Ernst-Mach-Institut, EMI - również z siedzibą we Fryburgu.
Kompleksowy system zarządzania energią
"Opracowujemy rozwiązanie, które firmy z branży produkcyjnej mogą wykorzystać do połączenia fotowoltaiki z magazynem akumulatorów w celu uzupełnienia zapotrzebowania na energię i moc" - wyjaśnia Felix Stortz, naukowiec w grupie Applied Storage Systems w Fraunhofer ISE. Jako największy instytut badań nad energią słoneczną w Europie, instytut wnosi do projektu bogate doświadczenie.
Koncepcja jest prosta: Oprogramowanie jest zasilane danymi dotyczącymi zużycia energii ze wszystkich maszyn produkcyjnych, a także danymi dotyczącymi stanu i pojemności ładowania akumulatorów, które są ładowane za pomocą energii słonecznej. "System zarządzania energią może następnie określić, ile energii mogą dostarczyć akumulatory na miejscu, a ile trzeba pobrać z sieci publicznej" - wyjaśnia pan Stortz.
Fraunhofer ISEPoprzez bardziej efektywne wykorzystanie potencjału energii odnawialnej, firmy mogą zmniejszyć emisję CO2, oszczędzając jednocześnie na kosztach energii elektrycznej. Inteligentne zarządzanie energią pomaga również uniknąć konieczności dokonywania dużych inwestycji, takich jak instalacja nowych linii energetycznych.
Wykorzystanie zarządzania obciążeniem do zapobiegania szczytom zużycia
Jednym z podstawowych elementów tego rozwiązania jest zintegrowane zarządzanie obciążeniem. Podczas gdy zarządzanie energią jest głównym narzędziem zaangażowanym w ogólną strategię produkcji i konsumpcji energii z różnych źródeł, zarządzanie obciążeniem służy jako narzędzie do reagowania na szczyty zużycia. Na przykład, jeśli energochłonny system, taki jak piec, zostanie uruchomiony po wyczerpaniu pojemności ładowania jednostek magazynowania energii, wówczas należy pobrać więcej energii z sieci publicznej. System zarządzania obciążeniem może to zasygnalizować do systemu zarządzania energią. Zapewnia to wtedy dławienie lub całkowite wyłączenie innych sterowanych maszyn. "Możliwe byłoby również uruchomienie maszyn w późniejszym czasie, gdy akumulatory są naładowane - pod warunkiem, że proces produkcyjny na to pozwala", wyjaśnia pan Stortz.
Eksperci Fraunhofera wykorzystali język programowania Python do zaprogramowania rozwiązania zarządzania obciążeniem. Zapewnia to pełną przejrzystość. System jest w trakcie ciągłego rozwoju i działa na przemysłowych komputerach PC przy użyciu standardowych interfejsów.
"Całkowicie możliwe jest również wdrożenie systemu, w którym obsługa odbywa się na własnym serwerze firmy i może być sterowana przez internet", mówi Stortz.
Testowanie rozwiązań dla klientów przemysłowych w żywym laboratorium
W celu stworzenia optymalnych warunków dla swojego projektu i umożliwienia realizacji dalszych projektów badawczych w przyszłości, naukowcy Fraunhofera tworzą centrum rozwoju i testowania Haidhaus. Ta elastyczna platforma technologiczna będzie wykorzystywać jako podstawę sprzętową system fotowoltaiczny i modułowy magazyn akumulatorów. Ponadto instytuty Fraunhofera we Fryburgu pracują nad żywym laboratorium, w którym również skoncentrują się na technologiach akumulatorowych. Laboratorium będzie służyć jako platforma do opracowywania i przeprowadzania praktycznych testów komponentów i rozwiązań systemowych. Będzie ono również dostępne dla klientów przemysłowych, którzy chcą przetestować i zatwierdzić swoje modele i systemy w rzeczywistych warunkach pracy.
W ten sposób żywe laboratorium będzie platformą do rozwoju pionierskich koncepcji zarządzania energią, które umożliwią zarówno komercyjnym, jak i publicznym dostawcom energii dokonanie transformacji energetycznej. W sektorze e-mobilności zasada inteligentnego zarządzania energią jest również uważana za kluczowy czynnik sukcesu. Na przykład, jeśli wiele samochodów elektrycznych musi być ładowanych w tym samym czasie na danej ulicy, system może zapobiec szczytom obciążenia w sieci dystrybucyjnej poprzez tymczasowe zdławienie funkcji szybkiego ładowania na stacjach ładowania.
Projekt Haid-Power jest finansowany przez Ministerstwo Gospodarki, Pracy i Turystyki Badenii-Wirtembergii.
Źródło: Fraunhofer-Gesellschaft
