Bateriile de stocare ca stimulent funcțional pentru parcurile eoliene mai vechi Phoenix Contact utilizează tehnologia de control deschisă pentru a reduce decalajul dintre generarea, stocarea și utilizarea ulterioară a energiei.
Rezumat
Atunci când bate vântul, toți operatorii de turbine eoliene sunt încântați de randamentul pe care îl obțin. Dacă vântul se oprește, acestea nu se mai rotesc – chiar dacă cererea de energie electrică rămâne. Și tocmai aceasta este problema surselor de energie regenerabilă, deoarece acestea nu sunt fundamental autosuficiente. Dar, această situație se va schimba atunci când parcurile vor avea propriul lor sistem de stocare. Bateriile de stocare oferă parcurilor eoliene un adevărat stimulent funcțional în ceea ce privește eficiența economică, securitatea alimentării și calitatea rețelei. Pentru a le menține conectate la rețea mai mult timp, sistemele mai vechi pot fi, de asemenea, echipate eficient cu sisteme de stocare în afara perioadelor subvenționate. Phoenix Contact susține această dezvoltare cu sisteme modulare pentru instalarea acumulatorilor.
Cu o producție de 125,3 miliarde de kWh, energia eoliană este cea mai importantă sursă de energie din mixul energetic al Germaniei.
Combinație de energie eoliană și sistem de stocare pentru o a doua viață
În prezent, 46,2 % din consumul brut de energie electrică din Germania este acoperit de surse regenerabile. Cifra Agenției Federale pentru Protecția Mediului se referă la anul 2022 și descrie energia eoliană ca fiind cea mai importantă sursă de energie în mixul energetic, având un randament de 125,3 miliarde de kWh. Conform Statista, procentul energiei eoliene a fost de 21,7 %.
Acest lucru poate suna bine la început, dar nu trebuie să ascundă faptul că, potrivit Agenției Federale pentru Protecția Mediului, este nevoie de un ritm mai rapid de expansiune a energiei eoliene pentru a atinge obiectivele climatice. Pe lângă continuarea extinderii, problema modului de gestionare a turbinelor eoliene (WEA) mai vechi este o problemă recurentă. Acestea sunt în principal turbinele eoliene care au fost construite cu subvenții de stat în temeiul legislației privind energia regenerabilă (EEG), care a intrat în vigoare în anul 2000. Prin urmare, primele turbine eoliene au acum o vechime mai mare de 20 de ani și sunt considerate a fi „terminate”.
Ca urmare a pierderii subvențiilor de stat, operatorii se confruntă cu întrebarea, motivată economic, dacă trebuie să desființeze turbinele sau pur și simplu să continue să le exploateze. O a treia opțiune este retehnologizarea în combinație cu acumulatori industriali. Cu această soluție-tampon, chiar și parcurile eoliene mai vechi pot participa la piața de reglare primară. În mod ideal, parcul eolian și sistemul de stocare sunt combinate la un punct comun de conectare în rețea. Se formează o unitate de rezervă care, datorită capacității sale de stocare a energiei, poate furniza reglare primară. Acest lucru oferă o a doua viață pentru parcurile eoliene învechite, deoarece combinația cu acumulatori deschide modele de afaceri și de utilizare complet noi.
Phoenix Contact susține această dezvoltare cu sisteme modulare pentru instalarea acumulatorilor. De asemenea, compania utilizează tehnologia de control deschisă pentru a reduce decalajul dintre generarea, stocarea și utilizarea ulterioară a energiei. În spatele acestui obiectiv se află interconectarea sectoarelor, la care Phoenix Contact continuă să lucreze în cadrul All Electric Society.
Dr. Rüdiger Meyer este expert în acumulatori la Phoenix Contact
Trei forme de reglementări pentru a menține rețeaua stabilă
Reglarea primară a frecvenței este esențială pentru menținerea stabilității rețelei electrice. Aceasta, prin natura sa fizică, nu are capacitatea de a stoca energie. În consecință, trebuie să se realizeze un echilibru constant între cerere și ofertă. Industria energetică face distincție între trei tipuri de energie reglabilă, care sunt definite prin disponibilitatea lor temporală. Energia de reglare primară trebuie să fie disponibilă în termen de 30 de secunde. Pentru energia de reglare secundară, rezerva trebuie să rămână disponibilă pentru cinci minute, având de asemenea rolul de a prelua sarcina energiei de reglare primară în termen de 15 minute. Reglarea terțiară este, de asemenea, cunoscută sub numele de rezervă de minute. Aceasta trebuie să fie disponibilă în termen de 15 minute pentru servicii de reglare pozitive și negative. Pentru serviciile pozitive, în mod normal sunt utilizate centralele electrice care pot fi pornite rapid. Sarcinile negative sunt reglate cu consumatori mari, cum ar fi cuptoarele cu arc electric, încălzitoarele de noapte, cuptoarele cu arc electric și turbinele eoliene. Toate măsurile prezentate pe scurt urmăresc obiectivul general de a asigura stabilitatea rețelei. „Dacă sarcina este prea mare, frecvența scade. Dacă sarcinile scad, frecvența crește. Ambele situații trebuie evitate”, rezumă Dr. Rüdiger Meyer, expert în stocarea energiei la Phoenix Contact.
Privind din perspectiva eficienței economice, oprirea și pornirea rapidă a parcurilor eoliene este la fel de ineficientă ca și nefolosirea energiei generate de vânt. Pe de o parte, energia electrică este generată cu un aport ridicat de energie primară, iar, pe de altă parte, energia cinetică disponibilă a vântului nu este utilizată. Dr. Rüdiger Meyer vede perspective excelente de dezvoltare pentru echiparea parcurilor eoliene existente cu sisteme de stocare a energiei la scară industrială. „Dacă combinăm parcurile eoliene cu sisteme mari de stocare, putem compensa fluctuațiile rețelei. Turbinele eoliene pot genera energie chiar și când rețeaua este plină datorită capacității lor proprii de stocare.” În sens invers, energia poate fi solicitată de la sistemul de stocare chiar și atunci când nu există vânt. Prin urmare, unitățile ar juca un rol important în stabilitatea rețelei.
Atenuarea vârfurilor de sarcină și câștigarea de bani în acest proces
Și tocmai în acest moment se dezvoltă noi domenii de activitate în direcția „retehnologizare”, în special pentru parcurile eoliene mai vechi. Combinația cu sisteme de stocare bazate pe baterii litiu-ion sau baterii cu flux Redox aduce o contribuție valoroasă la stabilitatea rețelei. De asemenea, acestea deschid noi oportunități de venituri pentru operatori – prin tranzacții de arbitraj. Prețurile puternic fluctuante ale energiei electrice pe piața spot au un impact în acest caz. Sistemul de stocare absoarbe energia eoliană în timpul perioadelor cu tarife scăzute și o eliberează din nou la prețuri mai mari în timpul vârfurilor temporare de sarcină. Acest model economic este, fără îndoială, motivat monetar, dar arată că generarea de energie și consumul de energie pot fi separate în timp cu ajutorul sistemelor de stocare. Prin urmare, această decuplare deschide noi oportunități pentru interconectarea sectoarelor pe calea către All Electric Society.
Phoenix Contact oferă deja soluții pregătite în acest sens, inclusiv subaplicații gata de instalare pentru echipamentele turbinelor eoliene. Gama de funcții se extinde până la aplicațiile în cloud, inclusiv integrarea standardelor de comunicare actuale și viitoare. Platforma de control deschisă PLCnext joacă un rol cheie în acest caz, deoarece poate fi utilizată pentru a îndeplini în mod confortabil cerințele individuale. Aceasta include, de asemenea, modelele de afaceri bazate pe IoT. Acestea sunt necesare în ceea ce privește serviciile bazate pe cloud și procesele de informare bazate pe baze de date. La nivel de hardware, sunt utilizate, printre altele, soluții complete pentru managementul conexiunii de alimentare. Acest sistem de mare amploare oferă, de exemplu, soluții de conectare pentru elementele electronice de putere în orice secțiune transversală. Phoenix Contact oferă, de asemenea, aplicații pregătite pentru monitorizarea rețelei. Obligatoriu: protecție eficientă și de încredere împotriva loviturilor de trăsnet prin dispozitive de protecție la descărcări atmosferice de înaltă performanță.
Centrale electrice hibride regenerabile
„Cu întregul nostru portofoliu, ne aflăm acum în poziția norocoasă de a putea sprijini retehnologizarea parcurilor eoliene cu acumulatori industriali – chiar și prin proiectare. În acest fel, creăm o bază esențială pentru interconectarea sectoarelor”, rezumă dr. Rüdiger Meyer. Modernizarea parcurilor eoliene cu acumulatori transformă centralele de producție de energie regenerabilă în centrale electrice hibride regenerabile – adică generare de energie și stocare de energie într-un singur loc. Dr. Rüdiger Meyer: „În acest context, bateriile de stocare reprezintă o alternativă la înlocuirea centralelor electrice cu sarcini de vârf, mai ales că bateriile de stocare nu trebuie să fie pornite în prealabil și își pot furniza puterea în câteva milisecunde.”
Articole relevante
Managementul conexiunii de alimentare 2.0
Phoenix Contact oferă o soluție certificată pentru sistemele fotovoltaice.
Clădirea 60 - proiectare integrată a clădirii
Modul în care proiectarea integrată și digitalizarea revoluționează construcția clădirilor.
Energie verde protejată
Hauke Kästing și Phoenix Contact protejează turbinele eoliene împotriva infracțiunilor cibernetice.