Aktuální vydání

celé číslo

07

2018

Hospodárné využívání energií a surovim

Monitorovací systémy životního prostředí

celé číslo

Pro efektivní využívání energie v budoucnu bude důležité její ukládání

Globální požadavky na energie rostou takřka exponenciálně a cest k jejich pokrytí je mnoho. Celý svět proto postupně – ale překvapivě rychle – začíná využívat různé zdroje energie. Přechází z fosilních paliv, jako jsou ropa nebo uhlí, přes přírodní paliva a jadernou energii stále více na obnovitelné zdroje, z nichž však mnohé závisejí na počasí. To znamená, že je třeba stále častěji překonávat překážky související s nevyváženou poptávkou a dodávkou energií.

Do roku 2035 se očekává zvýšení spotřeby energie o jednu třetinu a svět musí čelit výzvě, jak takovou poptávku pokrýt. K dispozici má různé technologie výroby, způsoby distribuce a zvýšení účinnosti spotřeby energie. Řešení, která budou třeba, již existují – a mají obrovský potenciál: 63 % potenciální úspory energie je v oblasti průmyslu a stavebnictví a 90 % budov v EU dosud nebylo renovováno tak, aby byly energeticky úsporné. Zároveň je doloženo, že v přímém důsledku zavádění opatření na úsporu energie roste HDP meziročně o 1 %. 

Hybridní řešení poskytují potřebnou flexibilitu

Z hybridizace elektrických rozvodných sítí se stává velký trend. Úložiště elektřiny, která jsou její součástí, poskytují flexibilní možnosti, jak vyrovnávat kolísavý nesoulad mezi spotřebou a dodávkou elektřiny, tlumit náhlé špičky v zátěži a překlenovat výpadky dodávky. Stávají se tak významnou součástí služeb sítě, jež umožňují elektřinu vytvářet, spotřebovávat, ukládat a prodávat.

Pro provozovatele distribuční sítě znamená úložiště elektřiny např. řešení problému nekontrolovatelných vlivů na obnovitelné zdroje energie (jako např. počasí) a individuálních potřeb jednotlivých zákazníků (změny ve špičkových odběrech). A právě zde přichází na řadu hybridizace. 

Stručný pohled na hybridizaci

Podle jednoduché a relativně široké definice je hybridní napájecí systém jakýkoliv systém se dvěma či více zdroji energie, které spolupracují na splnění úkolu. Asi nejznámějším příkladem hybridního systému v praxi jsou hybridní automobily, které kombinují zážehový nebo vznětový motor s elektrickým. Mezi výhody v tomto případě patří úspora paliva, zvýšení výkonu a snížení emisí.

Hybridní systémy v průmyslu se používají především z těchto důvodů:

  • snížení nebo odložení kapitálových nákladů (CAPEX),
  • zabránění předimenzování systému,
  • odložení investice do infrastruktury,
  • pomoc pro lokální výrobu energie,
  • zabránění energetické nestabilitě,
  • pomoc při začleňování obnovitelných zdrojů energie do rozvodné sítě,
  • snížení provozních nákladů (OPEX),
  • zlepšení účinnosti systému,
  • zvýšení dostupnosti systému.

V situacích, kdy je elektřiny přebytek, ji může hybridní systém přesměrovat do úložiště. Při velké poptávce uložená energie funguje jako dodatečný zdroj.

Hybridní systémy mohou zvýšit účinnost celé soustavy a zabránit výpadkům napájení způsobeným potížemi s kvalitou elektřiny. Rovněž zkracují prostoje posílením robustnosti systému při potížích s kvalitou sítě. 

Obr. 1. Využití bateriového zdroje s převodníkem DC/DC připojeným mezi stejnosměrný obvod a bateriový zásobník elektřiny

Klíčové výhody úložiště elektřiny

Očekává se, že výrazný růst využití hybridních systémů bude dále pokračovat ve všech oblastech průmyslu a podnikání. Přispívat k tomu bude snižování cen baterií a zvyšování energetické hustoty.

Chce-li firma svůj provoz hybridizovat, společnost Danfoss Drives jí pomůže do rozvodné sítě začlenit vhodné úložiště elektřiny. Poskytne osobní podporu i další zdroje a prostředky, včetně webinářů, které klientům pomohou lépe pochopit, kde by hybridizace byla relevantní.

Uspořádání systémů se liší podle druhu úlohy. Na obr. 1 je převodník DC/DC připojený mezi stejnosměrný obvod a bateriový zásobník elektřiny, na obr. 2 je úložiště energie připojené ke střídavé síti prostřednictvím konvertoru. 

Obr. 2. Využití bateriového zdroje připojeného ke střídavé síti prostřednictvím

Řešení úložiště elektřiny od Danfoss Drives

Úložiště elektřiny je často označováno za nejdůležitější prvek, který umožňuje integrovat elektřinu z obnovitelných zdrojů do distribučních sítí. Danfoss rozšiřuje svou nabídku řešení pro úložiště elektřiny, která se zaměřují i na optimalizaci spotřeby energie. Jestliže se stroje nebo i celé linky vybaví systémy na ukládání elektřiny, lze výrazně zvýšit kvalitu elektřiny, výkon i celkovou účinnost.

Díky tomu získá síť další funkce a bude lépe podporovat mnohé technologie využívané zákazníky. Danfoss Drives nabízí produkty i technická a testovací řešení pro úložiště elektřiny v různých hybridních systémech – např. pro vyrovnávání zátěžových špiček, regulaci zátěže při startu z klidu, využití záložních zdrojů elektřiny a časový posun mezi zařízeními.

Při integrací obnovitelných zdrojů energie dokážou systémy Danfoss Drives předpovídat výrobu elektřiny, tlumit špičky zdrojů a zajistit časový posun spotřeby elektřiny ve výrobních zařízeních.

V přenosových sítích poskytují doplňkové služby, jako jsou regulace frekvence, emulace setrvačnosti u netočivých zdrojů, točivá rezerva, možnost přetížení nebo posílení zdroje a rychlý start nebo reakce na změnu zatížení. V distribučních sítích umožňují kompenzaci výkonnostních špiček na úrovni měníren a vytvoření záložního napájení v případě výpadků. Optimalizují také výrobu elektřiny začleněním dieselových nebo plynových agregátů do sítě. Důležité je rovněž zvyšování spolehlivosti dodávek, zejména v oblastech telekomunikací, na letištích a v nemocnicích. Ve stavebnictví a těžebním průmyslu umožňují využívat lokální zdroje energie, obvykle dieselové agregáty, a optimalizovat provoz z baterií. V těchto oborech jde hybridizace obvykle na úroveň jednotlivých strojů. Výrazné je též snížení negativních dopadů výroby elektřiny na životní prostředí.

Zájemcům o hybridizaci technologických provozů pomůže Danfoss Drives začlenit do systému napájení vhodné úložiště elektřiny. Více informací poskytne Adam Blažek, e-mail: adam.blazek@danfoss.com; tel.: +420 777 109 146. Informace v anglickém jazyce jsou dostupné na https://www.danfoss.com/en/about-danfoss/our-businesses/drives/knowledge-center/hybridization/.

(Danfoss Drives)