Aktuální vydání

celé číslo

08

2022

MSV 2022

Projektování, konstruování a programování automatizačních a řídicích systémů

celé číslo

Efektivní využívání distribuovaných zdrojů energie podle Fraunhoferova institutu

Stále více energie je získáváno z obnovitelných zdrojů, jako jsou vítr, sluneční záření nebo biomasa. Pro jejich efektivní využití je třeba vypracovat novou koncepci přenosové a distribuční soustavy – inteligentní síť, smart grids. Předpokladem pro její fungování je komunikační infrastruktura, která propojí výrobce a spotřebitele energie. Jen tak je totiž možné vyrovnávat lokální přebytky a nedostatky energie. Svoje pokroky v této oblasti představilo v dubnu na veletrhu Hannover Messe 2010 sdružení Fraunhofer Energy Alliance.
 
Každý, kdo navštíví Německo, si musí všimnout farem větrných elektráren a četných solárních panelů na střechách obytných i účelových budov. Německo sází na tyto zdroje energie stále více: v minulém roce pokrývaly „čisté“ zdroje 16 % německé spotřeby elektrické energie.
 
Dobře jsou známy i nevýhody těchto zdrojů: výroba elektrické energie nekontrolovatelně kolísá podle momentálních rozmarů počasí a distribuční síť se s tím neumí vypořádat. Zajistit spolehlivou dodávku energie a zamezit výpadkům sítě je stále těžší. Inteligentní sítě mají umožnit výrobcům i dodavatelům, aby si navzájem pomáhali energii efektivně vyrábět i spotřebovávat.
 
„Konvenční schéma distribuční sítě mělo velké primární zdroje, které dodávaly energii spotřebitelům. Ale pravidla se změnila, trh se otevřel a do distribuční sítě dodává energii mnoho malých, decentralizovaných zdrojů. Distribuční síť se tomu musí přizpůsobit,“ zhodnotil současnou situaci Peter Bretschneider z Fraunhoferova aplikačního centra systémové techniky AST v Ilmenau. „Distribuční síť musí být pružnější, aby se dokázala přizpůsobit otevřenému trhu, vyrovnat těžko předvídatelné výkyvy výroby energie, které s sebou nesou obnovitelné zdroje, a spolehlivě pracovat i při velkém zatížení.“
 
Výzkumem v oblasti inteligentních distribučních sítí se zabývá Fraunhoferova laboratoř informační a komunikační techniky v energetice. Simulují se zde všechny funkce inteligentních sítí: efektivní využití energie z distribuovaných zdrojů, řízení provozu distribuční sítě i obchodování s energií. „Dosud energie tekla distribuční sítí jedním směrem, od primárního zdroje ke spotřebitelům. V budoucnu musí inteligentní síť umožnit obousměrný přenos,“ řekl Bretschneider.
 
Pro lepší využití energie z malých fotovoltaických, větrných a vodních elektráren a elektráren spalujících biomasu je možné zdroje spojovat do tzv. virtuálních elektráren, které fungují v přenosové soustavě podobně jako velké elektrárny, tzn. že jsou schopny dodávat smluvené množství energie v potřebné kvalitě. Pro to, aby bylo možné využít potenciál obnovitelných zdrojů energie, je ovšem třeba hledat také způsoby, jak energii vyrobenou v době, kdy není zapotřebí, v rámci virtuálních elektráren akumulovat pro pozdější použití. Také na tom se ve Fraunhoferově ústavu intenzivně pracuje. Fraunhoferův ústav pro solární energetické systémy ve Freiburgu společně s už zmíněným ústavem AST pracují na projektu eTelligence, subprojektu celoněmeckého, vládou podporovaného projektu E-Energy. V rámci tohoto projektu výzkumníci v praxi sledují připojení kombinovaných zdrojů tepla a elektrické energie z biomasy v Cuxhavenu do distribuční sítě společnosti EWE v Oldenburgu, aby tak odhalili úzká místa dodávek energie z obnovitelných zdrojů. Jako možný akumulátor energie testují plavecký bazén.
 
Inteligentní sítě změní i roli spotřebitele. Zatímco dnes je energie dodávána za pevné ceny, již brzy budou moci i běžní spotřebitelé volit z nabídky různých sazeb a efektivním využíváním energie dosahovat značných úspor. V rámci projektu Residens Fraunhoferův ústav vyvíjí a testuje koncepci inteligentního měření a regulace spotřeby energie u malých spotřebitelů – smart metering. Uživatel tak bude moci např. odložit spuštění pračky v době maximální spotřeby energie na dobu, kdy je nižší sazba. Dalším projektem z této oblasti je Smart Watts, na němž pracují výzkumníci z Fraunhoferova ústavu pro integrované obvody IIS v Erlangenu: jejich systém má umožnit přenášet údaje o aktuální sazbě energie až k jednotlivým spotřebičům a umožnit jim, aby samy řídily svou spotřebu.

(Bk)