A napenergia intelligens hasznosítása
Manuel Schmidt – WAGO
A hagyományos energiaforrások készletei végesek, az energetikai rendszerek folyamatos változásban vannak. Az energiahálózat puszta bővítése nem elegendő ahhoz, hogy garantálja a megújuló energiaforrások sikerét az energiapiacon, hogy a szén, az urán és a hozzá hasonlók felhasználása jelentősen csökkenthető legyen. A megújuló energiaforrásokat hatékonyabban kell kihasználnunk, különösen a még nem elegendően nagy hatásfokúakat – mint amilyenek a napelemek is. A napelemes erőművek intelligens energiahálózatba integrálásával és a modulok és inverterek folyamatos felügyeletével platform jön létre a napelemparkok hatékony felhasználására.
Jelenleg a megújuló energia kétharmadát a szél- és vízerőművek rendszeréből nyerjük. A napelemeknek, valamivel több, mint 15 százalékkal a legkisebb részesedésük van az energiapiacból, amely annak tulajdonítható, hogy hatásfokuk alacsony, átlagosan 15…20%. A nagymértékű veszteség ebben a szektorban kétszeresen zavaró. Egyfelől a nap olyan mennyiségű energiát ad, ami nyolcvanszorosa Németország éves szükségletének. Másfelől viszont az ilyen gazdaságtalanul kitermelt energiát még csak nem is használjuk fel hatékonyan. Mivel e rendszerek felett nincs átfogó irányítás, túl sok energia megy veszendőbe az energiahálózat „dzsungelében”.
A törvényhozók végül a megújuló energiaforrásokról szóló törvények felülvizsgálatát határozták el. Ennek értelmében 2012 januárjától a több, mint 30 kW teljesítményű napelemrendszereket olyan technikai interfésszel kell ellátni, amely lehetővé teszi, hogy a hálózati rendszerirányítás távoli beavatkozással korlátozza a rendszer teljesítményét. Ez a limit korábban 100 kW volt. Második lépésként a 100 kW-ot meghaladó teljesítményű napelemerőműveknek előírták, hogy a hálózatba táplált teljesítményüket közöljék a hálózatfelügyelettel. Ezen intézkedések célja kettős. Egyrészt növelik a hálózat stabilitását a hálózati zavarokat okozó frekvenciaváltozások kiküszöbölésével, másrészt megkönnyítik a hálózatfelügyelet munkáját, hogy a legkülönfélébb energiaforrások növekvő száma esetén is hatékonyan irányíthassák a rendszert.
Közvetlen árammérés a vezeték elvágása nélkül: a 789-620 áramérzékelő a 0…80 A tartományban, míg a 789-621 a 0…140 A tartományban képes mérni
Valódi erőművek virtuális hálózata
Jelentős előnyökkel jár a kis teljesítményű, törpe erőműveket decentralizált rendszerbe, egy úgynevezett „virtuális erőműbe” integrálni. A központi irányítású, kisméretű víz-, szél-, biogáz- és naperőművek olyan helyzetbe kerülnek, hogy együttesen helyettesíteni tudják a nagy teljesítményű erőművek energiatermelését. A hálózat ingadozásait csökkenti az erőmű energiatermelő képessége. Központi irányítással ez a decentralizált rendszer a külső szemlélő számára egy nagy erőműnek tűnik. Ez azt jelenti, hogy az együttesen fellépő kis erőművek által termelt összenergia értékesíthetővé válik az energiapiacon, amely a kis erőművek számára külön-külön elérhetetlen lenne. Viszont e kis erőművek egyszerű integrációja sem old meg minden problémát. Csak úgy lehet hatásos és stabil rendszert létrehozni, ha a hálózati operátorok szabályozhatják az energiatermelőket. Az egyik legnagyobb kihívás, hogy a már jelenleg is több ezer magánkézben lévő naperőmű teljesítményét közvetlenül a hálózatba táplálják. Csúcsidőben gyakran energiatöbblet keletkezik, amely a tárolási kapacitás hiányában instabilitáshoz vezet. Az a lehetőség, hogy a virtuális erőműveket a hálózati operátor az energiatárolási törvény szerint szabályozhatja, éppen ezt a helyzetet kívánja megszüntetni az erőmű fokozatos, 0, 30 vagy 60%-os lépésekben történő korlátozásával. Egy ilyen szabályozás technikai feltétele a „visszanyúlás” a decentralizált energiatermelőkhöz. Az intelligens hálózat, az úgynevezett „smart grid” kommunikációs platformot alkot, amely megteremti a kapcsolatot az energetikai szolgáltatók, tárolók, energiafogyasztók és a hálózati operátorok között.
Intelligens tervezés, dinamikus kivitelezés
A napelemerőművek „intelligens hálózattá” integrálásához a be- és kimeneti paraméterek legkülönbözőbb fajtáit kell továbbítani ahhoz, hogy állandó felügyelet alatt tarthassák az energiatermelő telepeket. Annak érdekében, hogy e végpontoknak a vezérlő központtal folytatott kommunikációjának konfigurálása a legegyszerűbb módon történhessen, a WAGO megfelelően továbbfejlesztette vezérléstechnikáját. A cég szabványosított és könnyen alkalmazható interfészt ajánl felhasználóinak az IEC60870/-104 és az IEC61850 távvezérlési protokollok alapján. Több, mint 400 be-és kimeneti modul érhető el az I/O-rendszer terepi szintjén. Mindezeken felül különféle speciális modulok is rendelkezésre állnak, mint például a transzformátor-állomások energetikai felügyeletére alkalmas, háromfázisú teljesítménymérő modul, a soros I/O-modulok, amelyekkel soros kimenetű vagy M-bus interfészű számlálók és árammérő szenzorok csatlakoztathatók.
Példa egy virtuális erőműre
A távvezérlők, más néven IPC-k valósítják meg a kommunikációt a terepi és az irányítási szint között. A PLC-k (programozható logikai vezérlők) továbbítják az összes lényeges mért értéket, például az áramot, a feszültséget vagy a hatásos vagy meddőteljesítményt. Ezenkívül kapcsolási utasításokat fogadnak a magasabb vezérlési szintről. Ezeket a parancsokat a sorba rendezett be- és kimeneti modulok hajtják végre. A konkrét automatizálási feladatot a vezérlőben az IEC61131 szerint lehet definiálni a CoDeSys fejlesztői környezettel. E célból a CodeSys fejlesztőkörnyezetbe konfigurációs interfészt integráltak, amely mindkét távvezérlési protokollt (IEC60870, IE60850) képes kezelni. Ez azt jelenti, hogy nincs szükség egy meglehetősen drága fejlesztőlabort fenntartani a teljes IEC-kommunikáció paraméterezéséhez.
A 750-872 és a 750-880/025-001 telekontroller és a 758-874 és 750-875 IPC-k is támogatják az IEC 60870-5-101/104 és az IEC 61850 távvezérlési protokollt
Tartsuk fenn a rendszer vonzerejét és fokozzuk a fejlesztési ráfordításokat
Németország 600 TWh éves szükségletében a megújuló energia részarányának növekednie kell, és növekedni is fog. A WAGO automatizálási eszközeinek alkalmazásával már elérhetők a hatékony működés technikai előfeltételei. Ennek révén a napelemes rendszerek továbbra is vonzó lehetőséget kínálnak még akkor is, ha a megújuló energia értékesítésének jelenlegi garantált támogatása csökken. Ez döntő fontosságú: csak akkor támogatják tovább a magánháztartások és a céges felhasználók a jövőben is ezt a rendszert, ha továbbra is képes vonzó alternatívát mutatni.
WAGO Hungária Kft.
2040 Budaörs, Ipari Park, Gyár u. 2.
Tel.: +36 23 502 170, fax: +36 23 502 166
E-mail: Ez az e-mail-cím a szpemrobotok elleni védelem alatt áll. Megtekintéséhez engedélyeznie kell a JavaScript használatát.
www.wago.com
