Sinhronizacija proizvodnje in porabe električne energije
Obvladovanje elektroenergetskega omrežja, distribuiranih virov energije in porabnikov energije postaja vse večji izziv.
Prihodnji projekti in investicije v pametna omrežja so nujne tako iz ekonomskih, kot tehničnih vidikov. Eden zanimivejših demonstracijskih projektov poteka na Danskem. Projekt EDISON prinaša novo zasnovo elektro-energetskega sistema z inovativnim usklajevanjem proizvodnje in porabe energije ter povezovanjem obnovljivih virov energije in električnih vozil.
 Električni avtomobili pri projektu EDISON (vir:EDISON Consortium, Denmark) |
O projektu EDISON
Narava s svojim spremenljivim in ne vedno predvidljivim delovanjem predstavlja velike izzive za pridobivanje električne energije iz obnovljivih virov in njeno obvladovanje. Na Danskem, v deželi vetra, so si v okviru projekta EDISON (Electric vehicles in a Distributed and Integrated) zadali nalogo, da bodo spremenljivost vremenskih razmer obrnili v svojo korist. Projekt je bil ustanovljen februarja 2009 s planirano vrednostjo 6.5 Mio EUR. Pri projektu sodeluje največje dansko energetsko podjetje Dong Energy, Danska Tehnična Univerza, regionalno energetsko podjetje Oestkraft, Siemens, IBM, Eurisco in Danska energetska zveza. Gre za demonstracijski in simulacijski projekt, ki na inovativen način integrira pridobivanje električne energije iz vetrnih elektrarn s polnjenjem električnih vozil.
Na Danskem namreč predvidevajo, da se bo tako število električnih vozil, kot tudi število vetrnih elektrarn v prihodnjih letih pomembno povečevalo. Neobvladovano polnjenje električnih avtomobilov lahko predstavlja za distribucijsko omrežje dodatno obremenitev, še posebej, če se le ti polnijo ob istih urah v času največjih obremenitev. Takšno polnjenje lahko ogrozi stabilnost omrežja, hkrati pa bi zahtevalo visoke investicije v omrežje. Projekt EDISON zato namerava spremeniti električna vozila iz potencialne grožnje v koristi in fleksibilne vire in hranilnike energije. V okviru projekta so bili razviti inteligentni sistemi za interakcijo električnih vozil z električnim omrežjem in vetrnimi elektrarnami, pri tem pa sta bila upoštevana dva ključna elementa in sicer interoperabilnost in standardizacija. Primer predlagane rešitve v nadaljevanju.
 Pregled celotnega projekta EDISON in delovnih paketov projekta. WP1: Tehnologija električnih avtov; WP2: Analiza energetskega sistema; WP3: Združen sistem za obračunavanje; WP4: Ocena možnosti za hitro polnjenje in menjavo baterij; WP5: Komunikacija med avtom in polnilno postajo; WP6A: Test tehnologij v laboratoriju; WP6B: Test tehnologij na Bornholm (vir:EDISON Consortium, Denmark) |
Primer uporabe, simulacija
Predstavljajmo si primer, ko imamo zelo vetrovno vreme. Vetrne elektrarne proizvajajo električno energijo s polno močjo, na drugi strani pa poraba ostaja bolj ali manj enaka. V okviru projekta EDISON so razvili pametne sisteme ravno za obvladovanje takšnih razmer. V primeru presežka energije bi se cena energije za krajši čas znižala in bi spodbudila uporabnike električnih vozil k polnjenju. O znižani ceni za polnjenje bi nas obvestil bodisi avto sam ali mobilni telefon. Naslednje primerno obdobje za polnjenje bi bilo tudi ponoči, ko bi bila cena ravno tako nižja, omrežje pa manj obremenjeno.
Na drugi strani bi bila električna energija za polnjenje vozil v času največjih obremenitev ali celo v času pomanjkanja energije visoka in se uporabniki električnih vozil ne bi odločali za polnjenje. S pametno infrastrukturo pa bi lahko rešili tudi ta problem, saj bi lahko na večjih polnilnih postajah zagotovili rezervne baterije, ki bi bile že napolnjene v času, ko je bil presežek električne energije – v tem primeru uporabnik na polnilni postaji ne bi polnil svoje baterije, ampak bi jo enostavno zamenjal s polno baterijo, prazna baterija pa bi se na polnilni postaji avtomatsko ponovno napolnila v nočnem času ali času presežka energije iz obnovljivih virov. Tovrstni sistem zahteva izredno dinamiko in povezanost vseh elementov od virov energije do porabnika. Podoben koncept bi lahko uporabili tudi pri hidroelektrarnah, ali pa tudi pri dobavi pitne vode.
Pomemben vpliv na investicije v distribucijsko omrežje
Obvladovanje elektroenergetskega omrežja s sedanjimi metodami in z obstoječimi sistemi bi lahko ob vse večjih potrebah porabnikov pomenilo, da bi morali kapacitete omrežja v prihodnje podvojiti. Zagotavljanje takšnih kapacitet bi zahtevalo nove visoke investicije, ki pa bi bile »upravičene« oz. uporabljene le v konicah porabe električne energije tekom dneva. Z drugimi besedami to pomeni, da bi bile kapacitete praktično neizkoriščene.
Na drugi strani se nam ponuja alternativa pametnega omrežja, ki povezuje vse elemente omrežje od virov do porabnikov v en usklajen sistem. Zagotavlja optimalno izkoriščenost kapacitet in stabilnost dobave električne energije. V okviru projekta EDISON so izračunali, da bi z uporabo pametnega omrežja morali povečati kapacitete omrežja le za 35%, v primeru, da nimamo pametnega omrežja pa bi morali kapacitete praktično podvojiti. Razlika v investiciji je več kot očitna. Projekt EDISON nam postreže še z eno primerjavo »starega« omrežja in novega omrežja. Gre za manjše naselje s 50 stanovanjskimi hišami.
V primeru klasičnega omrežja bi lahko v času največje obremenitve tekom dneva polnilo električni avtomobil 3 – 8 gospodinjstev, v primeru pametnega omrežja pa bi lahko električni avtomobil v času manjše obremenitve polnilo vseh 50 gospodinjstev.
Projekt EDISON torej prinaša uporabne rezultate, ki jih velja spremljati tudi v prihodnje in čimprej uporabiti v praksi.
