Batterilagring som et funktionelt løft til ældre vindmølleparker Phoenix Contact bruger åben kontrolteknologi til at lukke hullet mellem energiproduktion, lagring og videre udnyttelse.

Batterilager ved siden af vindmøller og solpaneler

Resumé

Når en frisk brise blæser, er alle vindmølleoperatører glade for det udbytte, de høster af vindens kraft. Hvis vinden holder op med at blæse, er der intet, der kører rundt – heller ikke selvom der stadig er behov for elektrisk energi. Og det er netop her, at de vedvarende energikilder bliver et problem, da de ikke er i stand til at levere en grundbelastning alene. Det vil dog senest ændre sig, når parkerne får deres egen lagringsmulighed. Batterilagre giver vindmølleparker et reelt funktionelt løft med hensyn til økonomisk effektivitet, forsyningssikkerhed og netkvalitet. For at holde dem tilsluttet nettet i længere tid kan især ældre systemer effektivt udstyres med lagringssystemer uden for leveringsperioderne. Phoenix Contact støtter denne udvikling med modulære systemer til installation af energilagre.

Med et udbytte på 125,3 mia. kWh er vindenergi den vigtigste kilde i Tysklands energimix.

Kombination af vindkraft og lagring for et nyt liv

I dag er 46,2 % af bruttoelforbruget i Tyskland dækket af vedvarende energikilder. Det tyske miljøagenturs tal for året 2022 beskriver vindenergi som den vigtigste kilde i energimikset med et udbytte på 125,3 mia. kWh. Ifølge Statista var andelen af vindenergi 21,7 %.

Det lyder måske godt i første omgang, men det må ikke overskygge det faktum, at der ifølge det tyske miljøagentur er brug for en hurtigere udbygning af vindkraften for at nå klimamålene. Ud over yderligere udbygning er spørgsmålet om, hvordan man håndterer ældre vindenergianlæg, et tilbagevendende emne. Det drejer sig hovedsageligt om vindenergianlæg, der blev opført med statsstøtte i henhold til loven om vedvarende energikilder, som trådte i kraft i 2000. Som følge heraf er de første vindenergianlæg nu godt 20 år gamle og anses for at være "udtjent".

På grund af tabet af statsstøtte står operatørerne over for det økonomisk motiverede spørgsmål, om de skal afvikle anlæggene eller blot fortsætte med at drive dem. En tredje mulighed er repowering i forbindelse med industrielle energilagre. Med denne buffer kan ældre vindmølleparker også deltage i markedet for den primære kontrolstrøm. Til det formål er det ideelt at kombinere vindmølleparker og lagringssystemer i et fælles nettilslutningspunkt. Dette skaber en reserveenhed, der kan levere primær kontrolstrøm på grund af dens energilager. Det åbner op for et nyt liv for aldrende vindmølleparker, da kombinationen med energilagre muliggør helt nye forretnings- og brugsmodeller.

Phoenix Contact støtter denne udvikling med modulære systemer til installation af energilagre. Virksomheden bruger også åben kontrolteknologi til at lukke hullet mellem energiproduktion, lagring og videre udnyttelse. Bag dette ligger målet om sektorkobling, som Phoenix Contact arbejder videre med i the All Electric Society.

Dr. Rüdiger Meyer er ekspert i energilagre hos Phoenix Contact

Tre former for kontrolstrøm kan holde strømnettet stabilt

Primær kontrolstrøm er nødvendig for at holde strømnettet stabilt. Dette indebærer naturligvis ingen fysisk mulighed for at lagre energi. Derfor skal der hele tiden skabes balance mellem udbud og efterspørgsel. På dette tidspunkt skelner energibranchen mellem tre former for kontrolstrøm, som er defineret ved de tidspunkter, som de kan hentes ind på. Den primære kontrolstrøm skal være tilgængelig inden for 30 sekunder. Ved sekundær kontrolstrøm er der fem minutter tilbage til reserven, som så også har til opgave at overtage stafetten fra den primære kontrolstrøm inden for 15 minutter – så den primære kontrolstrøm kan komme sig. Den tertiære kontrolstrøm er også kendt som minutreserven. Den skal også være tilgængelig for negativ og positiv regulerende energi inden for 15 minutter. Kraftværker, der hurtigt kan startes op, bruges generelt til positive effekter. Negative belastninger kan opnås med store forbrugere som elektriske lysbueovne, natopvarmning, pumpekraftværker eller kontrolleret nedlukning af vindenergianlæg. Alle de kort skitserede tiltag forfølger det overordnede mål om at sikre netstabilitet. "Hvis belastningen er for høj, falder frekvensen. Hvis belastninger fjernes, øges den. Begge tilfælde skal undgås," opsummerer Dr. Rüdiger Meyer, applikationsekspert for energilagre hos Phoenix Contact.

Fra et økonomisk synspunkt er lettilgængelige gasturbinekraftværker til minutreserven lige så ineffektive som at lukke vindmølleparker ned. På den ene side genereres elektrisk energi med et højt input af primær energi, og på den anden side udnyttes vindens tilgængelige kinetiske energi ikke. I lyset af dette dilemma ser Dr. Rüdiger Meyer meget gode udviklingsmuligheder, især for at udstyre eksisterende vindmølleparker med energilagre i industriel skala. "Hvis vi kombinerer vindmølleparker med lagring i storskala, kan de bruges til at dæmpe belastningskurverne i strømnettet. Takket være deres eget lagringssystem kan vindmøllerne derfor blive i vinden og generere energi, selv når strømnettet er fyldt." I den modsatte retning kan der hentes strøm fra lagringssystemet, også når der ikke er nogen vind. Enhederne vil derfor også spille en vigtig rolle for netstabiliteten.

Udjævner spidsbelastninger og tjener penge i processen

Og det er netop her, at nye aktivitetsområder udvikler sig i retning af "repowering", især for ældre vindmølleparker. Kombinationen med lagringssystemer baseret på lithium-ion-batterier eller redox-flowceller giver et værdifuldt bidrag til netstabiliteten. De åbner også op for nye indtjeningsmuligheder for operatørerne – gennem arbitragetransaktioner. De stærkt svingende elpriser på spotmarkedet har en indvirkning her. Lagringssystemet absorberer vindenergi i perioder med lav tarif og frigiver den igen til højere priser under midlertidige spidsbelastninger. Denne økonomiske model er utvivlsomt monetært motiveret, men viser, at energiproduktion og energiforbrug kan adskilles i tid ved hjælp af lagringssystemer. Denne afkobling åbner derfor op for nye muligheder for sektorkobling på vejen mod the All Electric Society.

Phoenix Contact tilbyder allerede forberedte løsninger til dette, herunder installationsklare delapplikationer til vindmølleudstyr. Funktionerne strækker sig helt op til cloud-applikationer, herunder integrering af nuværende og fremtidige kommunikationsstandarder. Her spiller den åbne PLCnext-styringsplatform en vigtig rolle, da den kan bruges til nemt at opfylde individuelle krav. Dette omfatter også IoT-baserede forretningsmodeller. De er nødvendige i forbindelse med cloud-baserede tjenester og databaseunderstøttede informationsprocesser. På hardwareniveau anvendes bl.a. komplette løsninger til forsyningsstyring. Det omfattende system tilbyder tilslutningsløsninger til f.eks. effektelektronik i ethvert tværsnit. Phoenix Contact tilbyder også forberedte applikationer til netværksovervågning. Obligatorisk: effektiv og pålidelig beskyttelse mod lynnedslag med højtydende lynstrømsafledere.

Vedvarende hybridkraftværker

"Med hele vores sortiment er vi nu i den heldige situation, at vi kan understøtte repowering af vindmølleparker med industrielle energilagre – helt frem til konstruktionen. På den måde skaber vi et vigtigt grundlag for sektorkobling," opsummerer Dr. Rüdiger Meyer. Opgradering af vindmølleparker med energilagre gør produktionsanlæg til vedvarende energi til vedvarende hybridkraftværker – dvs. energiproduktion og energilagring på ét sted. Dr. Rüdiger Meyer: "På denne baggrund er batterilagre et meget levedygtigt alternativ til at erstatte kraftværker til spidsbelastninger, især fordi batterilagre ikke behøver at starte op først og leverer deres strøm inden for millisekunder."