Stejnosměrně propojené akumulátorové systémy
Stejnosměrné sítě v průmyslu získávají stále větší význam, protože pomocí stejnosměrných sítí lze výrazně zvýšit energetickou účinnost a udržitelnost. Aby bylo možné tyto výhody optimálně využít, musí být sítě stabilní a spolehlivě zásobované. Akumulátorové systémy pro uložení energie (BESS) k tomu významně přispívají.
Výzva
Spolehlivost dodávek v All Electric Society Factory
Jako jednu z prvních průmyslových budov v Německu jsme naši novou budovu v Blombergu, All Electric Society Factory, vybavili stejnosměrnou sítí, abychom mohli využívat výhod, které s sebou přináší. Zvláštní pozornost byla samozřejmě věnována spolehlivosti dodávek v kombinaci s maximální energetickou účinností. Proto bylo logické integrovat akumulátorový systém, který je přímo propojen se stejnosměrnou sítí.
Jednou z výhod stejnosměrně propojeného systému BESS je jeho účinnost ve srovnání s běžnými střídavými systémy. Jelikož není nutná přeměna stejnosměrného proudu (DC) na střídavý proud (AC) a naopak, nedochází ke ztrátám při přeměně. To má za následek efektivnější využití uložené energie, maximalizaci dostupného výkonu a zvyšuje atraktivitu akumulátorů ve stejnosměrných sítích.
V továrně All Electric Society Factory hraje významnou roli také nákladově efektivní výroba elektřiny ze zdrojů obnovitelné energie. Nabízí možnost strategicky přetvořit vlastní odběr energie, aby se ochránila před rostoucími náklady na elektřinu a zajistila její dodávka. S akumulátorovým systémem lze navíc levnější elektřinu nakupovat cíleně a využívat ji pak v okamžiku, kdy je potřeba.
Akumulátory jsou flexibilní, protože mohou akumulovat a dodávat elektrickou energii s vysokým výkonem a reakční dobou v řádu milisekund. Díky modulárnímu provedení lze tyto systémy flexibilně škálovat a přizpůsobovat – až po velkoformátové průmyslové akumulátorové systémy. Analytické metody umožňují přesné monitorování a řízení energetického obsahu a výkonu baterií. Zaznamenané údaje mohou být v inteligentních sítích využity k zajištění optimálního napájení, skladování a využití energie. To nejen přispívá ke stabilitě sítě, ale také umožňuje efektivnější integraci zdrojů obnovitelné energie.
Stejnosměrná síť optimalizuje celý energetický řetězec od výroby přes distribuci až po spotřebu. Akumulátorové systémy jsou zde nepostradatelné.
Tobias Lüke ze společnosti Phoenix Contact Power Supplies GmbH a Roman Alberti ze společnosti Voltfang GmbH
Spolupráce jako faktor úspěchu
Phoenix Contact spolupracuje se společností Voltfang
Společnost Voltfang GmbH se sídlem v Cáchách vyvíjí metody pro recyklaci baterií z elektromobilů. Baterie nevhodné pro automobilový průmysl nebo baterie z nadprodukce, které byly navrženy pro elektromobilitu, mají obvykle vyšší zatížitelnost než baterie vyvinuté pro stacionární použití. Voltfang tuto skutečnost využívá a sází na opětovné použití vysoce výkonných baterií, které jsou navrženy pro vysokou odolnost vůči cyklickému namáhání. Díky optimalizovaným provozním strategiím a inteligentnímu řízení energie je životnost těchto baterií maximalizována a je zajištěna jejich účinnost pro stacionární aplikace. S energetickým managementem Voltfang v kombinaci s technologií PLCnext lze instalovat aplikace jako oříznutí zátěžových špiček, optimalizaci vlastní spotřeby, dynamické tarify za elektřinu a obchodování s flexibilitou a optimalizovat tak ekonomický provoz energetického systému. Kromě toho se v Cáchách již řadu let zabývají propojením akumulátorových systémů se stejnosměrnými sítěmi. Tím byl položen základ pro úspěšnou spolupráci.
Řešení
Od nápadu k reálnému provozu: Akumulátor doplňuje továrnu All Electric Society Factory
Výsledkem spolupráce mezi společnostmi Phoenix Contact a Voltfang je řešení s úložnou kapacitou 300 kWh. Pro úložiště elektřiny, které našlo své místo před továrnou All Electric Society Factory, využívá společnost Voltfang repasované bateriové moduly z elektromobilů. Před recyklací získají druhý život: Díky prodloužení životnosti při použití ve stacionárních akumulátorech. Jako rozhraní mezi stejnosměrnou sítí a baterií se používají stejnosměrné výkonové moduly CHARX, které poskytují systémový výkon 270 kW v obou směrech toku energie. Kromě komponentů pro rozvaděče, jako jsou řadové svornice, bezpečnostní komponenty, relé a pojistkové vložky, bylo použito pomocné napájení 24 V DC řady Quint včetně zdroje nepřerušovaného napájení od společnosti Phoenix Contact.
Komponenty jsou napájeny z akumulátoru. Díky tomu je systém schopen černého startu celé stejnosměrné sítě a přebírá tak také funkci záložního zdroje energie v energetickém systému budovy. Systém je umístěn v 20stopém kontejneru a je chráněn před přepětím produkty řady VAL MB od společnosti Phoenix Contact. Integrace DC-BESS do správy stejnosměrné sítě probíhá prostřednictvím platformy PLCnext Technology od společnosti Phoenix Contact. Systém EMS od společnosti Voltfang reguluje parametry nabíjení a vybíjení pomocí zjednodušeného regulačního algoritmu výhradně prostřednictvím systémového napětí stejnosměrné kombinace. Tím se vyrovnávají kolísání napětí a stabilizuje se síť. Charakteristika, podle které se má regulace provádět, je zadána do akumulátorového systému pro uložení energie nadřazeným systémem řízení energie v závislosti na konkrétním energetickém použití. Za normálních okolností funguje akumulátorový systém jako stabilizátor sítě. Tato systémová architektura umožňuje díky minimalizované komunikaci mezi jednotlivými subsystémy v energetické síti bezchybný a škálovatelný provoz. V rámci pilotního projektu vytvořily společnosti modulární, škálovatelné, udržitelné a zároveň efektivní systémy pro skladování energie, které se díky vyšší účinnosti a nižší spotřebě materiálu ve srovnání se střídavým propojením uplatní v podobném měřítku i v jiných stejnosměrných sítích v průmyslových aplikacích.
Výrobky pro stejnosměrně propojené akumulátorové systémy
