Akkumulátoros tárolók, mint a régebbi szélerőművek funkcionális megerősítői A Phoenix Contact nyílt vezérléstechnikát alkalmaz az energia termelése, tárolása és további felhasználása közötti hézagok áthidalására.
Rövid összefoglaló
Amikor friss szél fúj, minden szélerőmű-üzemeltető örül a szél erejéből származó hozamnak. Ha a szél leáll, akkor semmi sem forog – még akkor sem, ha az elektromos energia iránti igény megmarad. És pontosan ekkor „betegeskednek” a megújuló energiaforrások, mivel önmagukban nem képesek az alapterhelés kiszolgálására. Ez azonban legkésőbb akkor megváltozik, amikor a parkok saját tárolót kapnak. Az akkumulátoros tárolók a szélerőműtelepek számára valódi funkcionális megerősítést adnak a gazdaságosság, az ellátás biztonsága és a hálózat minősége szempontjából. Annak érdekében, hogy hosszabb ideig a hálózaton maradjanak, különösen a régebbi, a támogatási időszakon már túllevő létesítményeket hatékonyan fel lehet szerelni tárolókkal. A Phoenix Contact az energiatárolók telepítéséhez szükséges moduláris rendszerekkel támogatja ezt a fejlődést.
125,3 milliárd kWh nagyságú hozamával a szélenergia a legfontosabb energiaforrás Németország energiamixében.
A szélenergia és a tároló kombinálása egy második életért
Ma Németországban a bruttó villamosenergia-fogyasztás 46,2%-át megújuló forrásokból fedezik. A Szövetségi Környezetvédelmi Hivatal 2022-re vonatkozó adatai szerint a szélenergia 125,3 milliárd kWh-nyi hozammal a legfontosabb energiaforrás az energiamixben. A Statista szerint a szélenergia részaránya 21,7% volt.
Ez elsőre jól hangzik, de nem szabad elfeledni azt a tényt, hogy a Szövetségi Környezetvédelmi Hivatal szerint a szélerőművek gyorsabb ütemű bővítésére van szükség az éghajlati célok eléréséhez. A további kiépítés mellett visszatérő kérdés az, hogyan lehet a régebbi szélerőműveket kezelni. Ezek főként olyan szélerőművek, amelyeket a 2000-ben hatályba lépett, a megújuló energiaforrásokról szóló törvény alapján állami támogatással építettek. Ennek eredményeként az első szélerőművek már jó 20 évesek, és „kiaknázottnak“ tekinthetők.
Az állami támogatások elvesztése miatt az üzemeltetők azzal a gazdaságilag motivált kérdéssel szembesülnek, hogy leszereljék-e a létesítményeket, vagy egyszerűen tovább üzemeltessék azokat. A harmadik lehetőség az ipari energiatárolókkal kombinált repowering. Ezzel a pufferrel a régebbi szélerőművek is részt vehetnek az elsődleges szabályozási teljesítmények piacán zajló versenyben. Ideális esetben a szélerőműtelep és a tároló a közös hálózati csatlakozási ponton kapcsolódik össze. Ezáltal egy olyan tartalékegység jön létre, amely energiatárolásának köszönhetően képes az elsődleges szabályozási teljesítményt rendelkezésre bocsátani. Ez egy második életet nyit az elöregedő szélerőműtelepek számára, mivel az energiatárolókkal való kombinálás teljesen új üzleti és használati modelleket tesz lehetővé.
A Phoenix Contact az energiatárolók telepítéséhez szükséges moduláris rendszerekkel támogatja ezt a fejlődést. A vállalat továbbá nyílt vezérléstechnikát alkalmaz az energia termelése, tárolása és további felhasználása közötti hézagok áthidalására. Emögött a szektorok összehangolásának célja áll, amellyel a Phoenix Contact tovább munkálkodik az All Electric Society megvalósításán.
Dr. Rüdiger Meyer, a Phoenix Contact energiatárolási szakértője
A hálózat stabilitásának megőrzését szolgáló szabályozási teljesítmények három formája
Az elsődleges szabályozási teljesítményre a villamosenergia-hálózat stabilitásának fenntartásához van szükség. Természetesen ennél fizikailag nincs esély az energia tárolására. Következésképpen állandóan egyensúlyt kell teremteni a kereslet és a kínálat között. Ezen a ponton az energetikai ágazat a szabályozási teljesítmény három formáját különbözteti meg, amelyeket az időbeli lehívhatóságuk határoz meg. Az elsődleges szabályozási teljesítménynek 30 másodpercen belül rendelkezésre kell állnia. A másodlagos teljesítmény esetében öt perc ideje marad a tartaléknak, amelynek ezután az a feladata, hogy 15 percen belül átvegye a stafétabotot az elsődleges teljesítménytől – annak érdekében, hogy az utóbbi regenerálódhasson. A harmadlagos szabályozást perces teljesítménytartaléknak is nevezik. Ennek is 15 percen belül rendelkezésre kell bocsátania a negatív és a pozitív szabályozási energiát. A gyorsan beindítható erőműveket általában a pozitív teljesítményekhez használják. A negatív terheléseket olyan nagy fogyasztókkal lehet elérni, mint az elektromos ívkemencék, az éjszakai tárolófűtések, a szivattyús tárolóművek vagy a szélerőművek szabályozott leállítása. A röviden vázolt intézkedések mindegyike a hálózati stabilitás garantálásának általános célját szolgálja. „Ha a terhelés túl nagy, akkor a frekvencia csökken. Ha a terhelés csökken, akkor pedig a frekvencia növekszik. Mindkét esetet el kell kerülni“, foglalja össze Dr. Rüdiger Meyer, a Phoenix Contact energiatároló-alkalmazási szakértője.
Gazdasági szempontból a perces teljesítménytartalék számára gyorsan rendelkezésre álló gázturbinás erőművek ugyanolyan gazdaságtalanok, mint a szélerőművek leállítása. Egyrészt az elektromos energia termeléséhez nagy primerenergia-bevitel szükséges, másrészt a szél rendelkezésre álló mozgási energiáját nem használják ki. Dr. Rüdiger Meyer e dilemmát tekintve nagyon jó fejlesztési kilátásokat lát, különösen a meglévő szélerőműparkok energiatárolókkal való ipari méretű felszerelésében. „Ha a szélerőműveket nagy méretű tárolókkal kombináljuk, akkor a hálózat terhelési folyamatainak pufferelésére használhatjuk őket. A saját tárolórendszerüknek köszönhetően a szélturbinák így akkor is képesek szélben maradni és energiát termelni, amikor a hálózat tele van.“ Ellenkező irányban pedig akkor is le lehet hívni a teljesítményt a tárolóból, amikor szellő se lebben. Ezáltal ezek az egységek a hálózat stabilitásában is fontos szerepet játszanak.
A csúcsterhelések kiegyenlítése, és közben pénzkeresés
És éppen ezen a ponton új tevékenységi területek alakulnak ki a „repowering“ irányába, különösen a régebbi szélerőműtelepek esetében. A lítium-ion akkumulátorokon vagy redox áramlási cellákon alapuló tárolórendszerekkel való kombinálás értékes hozzájárulást jelent a hálózati stabilitáshoz. Emellett új bevételi lehetőségek is nyílnak az üzemeltetők számára – mégpedig az arbitrázsügyletek révén. Ebben az azonnali piac erősen ingadozó villamosenergia-árai játsszák a főszerepet. A tároló az alacsony díjszabású időszakokban elnyeli a szélenergiát, és az átmeneti csúcsterhelések idején nagyobb áron adja vissza. Ez a gazdasági modell ugyan kétségtelenül pénzügyileg motivált, de megmutatja, hogy az energiatermelés és az energiafogyasztás időben szétválasztható a tárolók segítségével. Ez a szétválasztás tehát új lehetőségeket nyit a szektorok összehangolására a teljesen elektromos társadalom felé vezető úton.
A Phoenix Contact már most kínál erre előkészített megoldásokat, egészen a szélerőművi berendezésekbe való beépítésre kész részalkalmazásokig. A funkciók köre egészen a felhőalkalmazásokig terjed, beleértve a jelenlegi és jövőbeli kommunikációs szabványok integrálását is. A nyílt PLCnext vezérlőplatform itt kulcsszerepet játszik, mivel az egyedi követelmények kényelmes kielégítésére használható. Ez magában foglalja az IoT-alapú üzleti modelleket is. Ezekre a felhőalapú szolgáltatások és az adatbázis által támogatott információs folyamatok szempontjából van szükség. A hardverek szintjén többek között a betáplálás-kezelés teljes körű megoldásai használhatók. A széleskörű rendszer például a teljesítményelektronika számára bármilyen keresztmetszetű csatlakozási megoldásokat kínál. Ezenkívül a Phoenix Contact előkészített alkalmazásokat is kínál a hálózatfelügyelethez. Kötelező: hatékony és megbízható védelem a villámcsapások ellen a nagyteljesítményű villámáram-levezetőkkel.
Megújuló hibrid erőművek
„Teljes kínálatunkkal most abban a szerencsés helyzetben vagyunk, hogy támogatni tudjuk a szélerőműtelepek ipari energiatárolókkal elvégzett repowering folyamatát – egészen a műszaki tervezésig. Ezzel megteremtjük a szektorok összehangolásának lényeges alapját“, foglalja össze Dr. Rüdiger Meyer. A szélerőművek energiatárolókkal való korszerűsítése a megújuló energiatermelő létesítményeket megújuló hibrid erőművekké alakítja – azaz az energiatermelés és az energiatárolás egy helyen valósítható meg. Dr. Rüdiger Meyer: „Ennek fényében az akkumulátoros tárolók nagyon is jól használható alternatívát jelentenek a csúcserőművek helyettesítésére, különösen azért, mert az akkumulátoros tárolóknak nem kell először felfutniuk, és ezredmásodperceken belül rendelkezésre bocsátják a teljesítményüket.“
Releváns cikkek
Betáplálás-kezelés 2.0
A Phoenix Contact tanúsított megoldást kínál a fotovillamos rendszerekhez.
60-as épület – integrált épülettervezés
Demonstrálja azt, hogyan forradalmasítja az integrált épülettervezés és a digitalizálás a magasépítést.
Zöld energia biztonsággal
Hauke Kästing és a Phoenix Contact megvédi a szélerőműveket a kiberbűnözés ellen.