Dekarbonisering med energilagringsløsninger
Omstillingen til vedvarende energi er anerkendt som et vigtigt skridt i dekarboniseringen. Vedvarende energi giver os dog en uregelmæssig forsyning, der er helt anderledes end den uafbrudte forsyning fra fossile kilder. Derfor er vi nødt til at overvinde udfordringerne ved at balancere udbud og efterspørgsel for at opnå en vellykket omstilling. Når vi henter energi fra vedvarende kilder, adskiller top- og lavbelastninger i energiproduktionen sig meget fra forbrugsmønstret.
Energilagringsløsninger – understøttelse af vedvarende energi
Vi har brug for energilagring til at slå bro over kløften mellem forskellige niveauer af energiudbud og -efterspørgsel på bestemte tidspunkter af dagen. Midt på dagen er solenergiproduktionen f.eks. på sit højeste, og om natten er der ingen. Energiforbrugskurven kan være diametralt modsat: spidsbelastningen sker om aftenen og tidligt om morgenen, mens efterspørgslen er lav midt på dagen.
Når vi forstår, at energilagring er nøglen til at gøre det muligt for forsyningen at matche forbruget, er det et lille skridt på vejen til at indse dens betydning for at nå vores klimamål. For at opnå tilstrækkelig dekarbonisering er det afgørende for samfundet at tage det helt store skridt og implementere energilagring i multi-gigawatt-skala. Kun med lagring i det størrelsesforhold er elnet baseret på vedvarende energi i stand til at levere en forsyning, der er tilstrækkeligt pålidelig til at matche stabiliteten i et traditionelt elnet baseret på fossile brændstoffer.
Sådan sikres en stabil og pålidelig netforsyning ved integration af vedvarende energikilder
Hos Danfoss Drives har vi forpligtet os til at støtte den grønne omstilling. En stor udfordring for vores kunder er at styre integrationen af forskellige energigeneratorer og lagringssystemer i ét enkelt elnet. Dette kan føre til problemer med strømkvaliteten og ustabilitet i elnettet. Derfor tilbyder vi hos Danfoss Drives effektive effektomformere, der skal bekæmpe uregelmæssigheder og sikre en stabil og pålidelig netforsyning.
Danfoss’ teknologi er en gennemprøvet katalysator for regelmæssig strømforsyning og netvenlige løsninger. Vi leverer en række produkter, der understøtter dit energilagringstilbud. Danfoss leverer netvenlige strømkonverteringsløsninger med imponerende energieffektivitet, der er specielt designet til energilagringsløsninger.
Med lav harmonisk forvrængning, justerbar fasekompenseringsfaktor og andre netvenlige funktioner sikrer supporten fra Danfoss-løsninger, at strømforsyningen er konkurrencedygtig og kompatibel med elnettet. Danfoss har mange års erfaring med strømkonvertering til energilagringsløsninger kombineret med en verdensførende position og er din ideelle partner, når du skal investerere i energilagringsteknologi.
Vil du vide mere om, hvordan strømkonverteringsløsninger fra Danfoss kan hjælpe dig med at sikre netstabilitet og overholdelse, samtidig med at du reducerer dine kapitaludgifter (CAPEX)?
Understøttelse af elnet
Bag måleren og foran måleren
På et traditionelt energimarked består elnettet af to aktører. Den første aktør er eneejer og leder af elproduktionsanlægget og forsyningsnettet.
Den anden aktør er forbrugeren, en fabrik eller en husejer, der ejer det lokale mikronet på sin egen lokation.
Opdelingen mellem de to aktører sker ved energimåleren. Foran måleren (FTM) er generatoren og transmitteren. Bag måleren (BTM) er forbrugeren.
Energimarkedet har dog udviklet sig hurtigt siden 1990'erne, og i dag driver mange lande et liberaliseret energimarked.
På et liberaliseret marked ejer separate virksomheder henholdsvis energiproduktionen og forsyningssnettet. FTM er opdelt i to grupper af aktører: netoperatøren, der har monopol på forsyningens infrastruktur, og energiproducenterne, der opererer på et frit marked.
Sådan understøtter energilagring velstand og energisikkerhed
Vi har forklaret, hvorfor energilagring er afgørende for at etablere vedvarende energi som den dominerende kilde i strømforsyningen: Energilagring overvinder forskellen mellem energiudbud og -efterspørgsel på forskellige tidspunkter af dagen.
Men energilagring understøtter ikke kun en bæredygtig strømforsyning til dekarbonisering. Energilagring muliggør også en fremgangsrig moderne livsstil med bekvem mobilitet i form af elektriske lastbiler, elektriske fartøjer og tilbehør som batteridrevne bærbare computere og personlige transportformer som elkøretøjer og -cykler. Som samfund kan vi ikke forestille os at skulle undvære disse bekvemmeligheder, og vi ville ikke være motiveret til at dekarbonisere, hvis ovenstående ikke længere var tilgængelige.
Uden lagring er det ikke muligt at opretholde velstand og energisikkerhed i samfundet. Uden lagring er vores eneste alternativ fossilbaseret energi såsom gasdrevet produktion og benzindrevet transport. Baseret på mange års erfaring ved vi allerede, at en fossilbaseret strømforsyning kræver import på tværs af landegrænser, hvilket gør nationer sårbare over for energisikkerhedsrisici. Fossilbaseret forsyning understøtter heller ikke den dekarbonisering, vi har brug for til at bekæmpe klimaforandringer, samtidig med at vi opretholder en velstående og bekvem livsstil.
Sådan opretholder energilagring strømkvalitet, -kvantitet og pålidelighed
Ved at sikre fleksible, pålidelige og rene energiløsninger spiller energilagring en afgørende rolle i overgangen til et mere bæredygtigt, modstandsdygtigt og effektivt energisystem. Energilagring forbedrer elnettet med hensyn til fleksibilitet, pålidelighed og strømkvalitet:
Fleksibilitet i strømforsyningen, så vi hurtigt kan skifte til en alternativ energikilde i tilfælde af strømsvigt eller andre uforudsete hændelser.
Forbedret pålidelighed i elnettet i distribuerede netværk, så strøm altid er tilgængelig til kritisk infrastruktur som hospitaler eller vandforsyning.
Forbedret strømkvalitet, så der opnås et rent elnet uden forvrængning og forstyrrelser.
Husk spændingskvalitet til et stabilt netværk
Vi bruger energilagring til at slå bro over kløften mellem uregelmæssig energiproduktion og forbrug. Ved implementering af energilagring er det dog ikke tilstrækkeligt at etablere en tilstrækkelig strømmængde. Høj strømkvalitet er også afgørende for at sikre, at det distribuerede netværk forbliver stabilt og effektivt til både "grid following" (synkronisering) og "grid forming". For at sikre en acceptabel spændingskvalitet skal alle parter i et vedvarende net dele byrden. Denne byrde deles normalt ved hjælp af netkoder i et stort elsystem, eller såkaldte landsdækkende elnet. Danfoss understøtter netværksstabilitet og fleksibilitet ved at tilbyde både "grid following"-styring med netkoder og styringstilstande for "grid forming".
For mindre elnet eller tilsigtede ø-net skal de samme grundlæggende forhold være på plads. Elnettet skal have en acceptabel spændingskvalitet, tilstrækkelig kortslutningsstrøm, acceptable niveauer af harmoniske og supraharmoniske komponenter. Desuden må styreenheder i netværket ikke skabe ustabilitet. Nogle af de faktorer, der bidrager til god strømkvalitet, er:
Sørg for overholdelse af harmonisk forvrængning med hensyn til niveauer for total harmonisk forvrængning (THD), supraharmoniske strømme og kortslutningsindsprøjtning.
Sørg for, at kortslutningsbeskyttelsessystemet fungerer pålideligt, når det er frakoblet hovednettet. Simulering ved hjælp af værktøjet DigSilent Power Factory bruges til at undersøge kortslutningsadfærd ved lagring i eksisterende netværk.
Markedet og lovgivningen går i retning af effektomformere, der har "grid forming"-funktionalitet
Sådan genererer batterienergilagring indtægtskilder
Intelligente elnet med integreret energilagring gør det nemmere at ændre tidspunktet for energiforsyningen for at overvinde uregelmæssighederne ved elproduktion fra mange vedvarende energikilder. Energilagringssystemet sørger for backupstrøm i tilfælde af energimangel fra forsyningen, for eksempel på grund af belastningsfordeling eller uplanlagt strømafbrydelse.
Batterienergilagringssystemer introducerer alternative strømkilder til det distribuerede elnet eller et industrielt eller maritimt DC-net. I situationer med overskydende forsyning kan systemet omdirigere energien til lagring. Når der er et stort behov, kan lagringsmediet tilgås for at give en yderligere energikilde for at:
- Reducere driftsudgifter (OPEX)
- Forbedre systemeffektivitet
- Øge systemtilgængelighed
Katalysator for intelligent elnet
Intelligente elnet med integreret energilagring gør det nemmere at ændre tidspunktet for energiforsyningen for at overvinde uregelmæssighederne ved vedvarende energikilder.
Se hvordan i denne animation
Energilagringssystemer stabiliserer ikke kun udsving i elnettet, men fungerer også som backupstrømkilder under energimangel eller strømafbrydelser – enten på grund af belastningsfordeling eller uplanlagte hændelser. Ved at anvende energilagringssystemer i tilfælde af upålidelig forsyning eller hændelser eller strømsvigt sikres
- Maksimal oppetid for industrielle processer
- Pålidelighed af kritiske services
- Uafbrudt drift for forbrugere
I et decentralt netsystem medfører udsvingene i energiforsyningen og -forbruget ofte spidser i energiproduktionen og lavbelastninger i effektniveauerne. Disse variationer er typiske for sol- og vindenergi. Energilagringsløsninger hjælper med at stabilisere disse udsving, så elnettet kan fungere konsekvent ved det gennemsnitlige effektbehov, som typisk er lavere end spidsniveauerne. Designere kan nedskalere udstyr til lavere klassificeringer for at kunne håndtere regelmæssige belastninger, hvilket igen reducerer den nødvendige kapitalinvestering.
Tidsforskydning omfordeler energien for at optimere omkostningerne ved at lagre energi på tidspunkter, hvor energiomkostningerne i elnettet er lave, og udvinde energi fra lagringsmediet, når energiomkostningerne er høje. Lagring kan kombineres med grønne brændstoffer som brint, e-ammoniak og e-metanol, så de kan køre med fuld effekt og lagre overskydende energi til batteriet.
Ved hjælp af et energilagringssystem, der er forbundet med intelligent systemstyring, kan den lagrede energi bruges eller sælges senere ved arbitrage på det optimale tidspunkt, når elprisen (eller omkostningerne) er høje. Denne strategi med at udnytte prisforskellen kaldes arbitrage.
Få mere at vide om, hvordan intelligent drift, herunder energilagring, sikrer fleksibel strøm og energiforbrug på Flexheat i København.
Få mere at vide om spidsbelastningsudligning, tidsforskydning og backupstrøm: Intelligent effektkonvertering til intelligente elnet | Danfoss
Løsninger
Energilagringsløsninger (ESS)
Energilagringssystemer opfanger overskydende energi, der genereres i perioder med lav efterspørgsel eller høj tilgængelighed af sol- og vindenergi – eller anden vedvarende energikilde – og lagrer den til fremtidig brug. Energilagring er en nøglefaktor i energisikkerheden i distribuerede netværk, da det sikrer adgang til energikilder på et rettidigt, bæredygtigt og overkommeligt grundlag.
Energi kan lagres i forskellige former, herunder elektrisk energi i batterienergilagringssystemer eller kondensatorer, mekanisk energi i svinghjul eller pumpet hydrolagring, litium-ion-batterier, termisk lagring, flowbatteri eller trykluftenergilagring.
Lagret energi kan bruges, når efterspørgslen på elektricitet ofte overstiger udbuddet, eller i spidsbelastningsperioder, hvor der leveres ekstra strøm eller services til elnettet eller specifikke applikationer.
Katalysator for intelligent elnet
Intelligente elnet med integreret energilagring gør det nemmere at ændre tidspunktet for energiforsyningen for at overvinde uregelmæssighederne ved mange vedvarende energikilder. Energilagringssystemet sørger for backupstrøm i tilfælde af energimangel fra forsyningen, for eksempel på grund af belastningsfordeling eller uplanlagt strømafbrydelse. Under nedlukning gør støtte fra energilagringen det muligt for forbrugere at opretholde driften.
Industriel DC-backup
Brug energilagring til at stabilisere strømforsyningen ved uventede uregelmæssigheder. Vi kan løse problemet på forskellige niveauer af BTM-applikationer. I dette eksempel har industriel DC-backup til formål at sikre konstant strømforsyning til specifikke kritiske applikationer på en fabrik.
Energilagringsbatterisystemer kan
- Øge elnettets fleksibilitet og modstandsdygtighed, hvilket giver mulighed for bedre styring af udbuds- og efterspørgselsudsving, spidsbelastningsreduktion og belastningsforskydning
- Forbedre den overordnede systemeffektivitet ved at indfange og udnytte overskydende energi, som ellers ville gå til spilde
- Forstærke elforsyningens pålidelighed og stabilitet i form af backupstrøm, hvilket reducerer risikoen for strømafbrydelser og forbedrer elnettets ydeevne
Energilagring giver derfor virksomheder og forsyningsvirksomheder konkurrencemæssige muligheder:
- Minimer eller udsæt kapitaludgifter (CAPEX)
- Optimer dimensionering af systemet for at undgå overkapacitet
- Udskyd investeringer i infrastruktur
- Understøt decentral energiproduktion
- Afhjælp energiudsving, f.eks. i sol- og vindenergi
- Gør integrationen af vedvarende energikilder i netsystemet lettere
Applikationer
Intelligente elnet er afhængige af energilagring: Sol- og vindenergi
Når energilagringsteknologi og forskellige energikilder integreres i det distribuerede elnet, forbedrer intelligente strømkonverteringsløsninger fra Danfoss netydelsen og reducerer kapitalinvesteringskravene takket være forudcertificeret overholdelse af strenge netregler.
Denne norske færgerute anvender intelligent styring af energi- og batterilagringssystemer til at optimere hurtig opladning og reducere kulstofaftrykket.
Elektrificering af transport
Dekarbonisering betyder, at vi i fremtiden vil forbruge meget mere elektrisk energi i alle sektorer. I alt har vi brug for, at 200-300 % mere energi løber igennem elinfrastrukturen, og transportsektoren er en væsentlig bidragsyder til dette behov.
På trods af vores dekarboniseringsambitioner må vi acceptere, at den netinfrastruktur, vi har i dag, endnu ikke er dimensioneret til behovet for fremtidige opladere til elkøretøjer og ellastbiler. Med stigende efterspørgsel i spidsbelastningsperioder begrænses stabiliteten af køretøjets opladning af den lokale transformers kapacitet. For at sikre stabilitet skal der anvendes et energilagringssystem til at understøtte elnettet ved efterspørgsel i spidsbelastningsperioder. For netejeren er energilagring et bedre valg end den alternative afhjælpende løsning: at øge forsyningslinjernes kapacitet.
Hvad er fordelene ved at kunne mestre netstabiliteten, så der opnås pålidelig hurtig opladning?
- Reducere eller udskyde kapitaludgifter (CAPEX). Ved aktivt at styre, overvåge og understøtte elnettet fra lokale batterier kan man opnå den høje spidseffekt, der er afgørende for hurtig opladning, uden at investere i elnetinfrastruktur. Dette gøres ved at bruge lokale batterier med funktionalitet til spidsbelastningsreduktion. Spidsbelastningsreduktion optimerer energiflowet mellem den indkommende forsyning og lokal lagring for at imødekomme spidsbelastninger i efterspørgslen uden at forstyrre forsyningsnettet. Den overskydende energi kan således lagres, når behovet og prisen er lav.
- Reducer driftsudgifterne (OPEX). Brug grøn elektricitet til at oplade et batterienergilagringssystem (BESS), der forsyner ladesystemet. Når denne grønne energi produceres og forbruges lokalt, minimeres driftsudgifterne (OPEX).
ESS-support til DC-net
DC-net giver flere fordele i forhold til traditionelle AC-net. De er mere effektive og bruger mindre kobber. Derudover er DC-net nemmere at betjene, hvilket reducerer behovet for UPS-kapacitet og muliggør brug af forskellige typer batterier. De minimerer også effekten af nedbrud og sikrer stabil drift af servere og systemer med pålidelig beskyttelse. Derudover muliggør DC-net hurtig opstart af backupstrømgeneratorer. Energilagringssystemer (ESS) med effektomformere fra Danfoss forbedrer dit DC-net med disse fordele:
- Lavere drifts- og kapitaludgifter (OPEX og CAPEX) på grund af færre komponenter og mindre kobber
- Øget energieffektivitet
- Regenerative og redundante egenskaber
- Mulighed for at udnytte overskudsvarme fra et væskekølet system
Modulopbygningen af DC-net forkorter installations- og idriftsættelsestiden, giver fleksibilitet til kapacitetsudvidelse og sparer plads. Desuden harmoniserer de integrationen af alle frekvensomformere i DC-systemet, herunder kølere, ventilatorer og pumper, gennem centraliseret AFE-forsyning, hvilket resulterer i en samlet harmonisk forvrængning (THDI) på mindre end 5 %.
Kortslutningsbeskyttelse ved hjælp af simuleringsværktøjer
Når et stort antal effektomformere er tilsluttet et DC-net, er det nødvendigt at udføre kortslutningsundersøgelser. Danfoss DCGuard muliggør hurtig afbrydelse og fuld selektivitet mellem flere DC-net og giver halvlederbeskyttelse, der registrerer og afbryder fejlbehæftede jævnstrømme på mikrosekunder. Dette sikrer DC-nettets stabilitet, beskytter det omgivende udstyr og muliggør uafbrudt drift. Enheden muliggør også korrekt systemselektivitet, forhindrer overspændingsspidser ved strømafbrydelse og kan tilslutte to forskellige DC-net med spændingsforskelle.
DCGuard muliggør simulering af kortslutninger og selektivitetsundersøgelser med mulighed for at placere kortslutninger på forskellige steder i DC-nettet og undersøge adfærden for omformere, busskinner og sikringer. Simuleringer giver automatiske rapporter med oplysninger om kortslutningsstrømdiagrammerne.
Fremtiden for vedvarende energi: brint og andre grønne brændstoffer
I maritime applikationer er batterienergilagring ideel til fremdrift over kortere afstande, mens grønne brændstoffer (metanol, komprimeret brint, flydende brint eller ammoniakbaserede brændselsceller) er velegnede til længere rejser. Kombinationen af disse teknologier udvider skibets rækkevidde. Brændselsceller kan sørge for fremdrift, men kan ikke lagre overskydende energi, som i stedet kan lagres i et batterienergilagringssystem, hvilket forhindrer spild. Denne integration er en lovende løsning for fremtidens skibsindustri.
Hvordan gavner energilagringssystemer skibsindustrien? Læs vores whitepaper for at få mere at vide.
Læs vores whitepaper
Energilagring til landforsyning
Selvom et energilagringssystem er vigtigt om bord på skibe, er det også meget relevant til landbaserede applikationer som f.eks. landstrøm.
Landstrøm, også kaldet "cold-ironing" (landstrøm til skibe), er processen med at levere elektrisk strøm fra land til et skib, mens det lægger til kaj. Dermed kan skibets hjælpemotorer slukkes og forbrændingen af dieselbrændstof ophøre. Det har ét formål: at levere strøm fra det nationale elnet (eller et lokalt elnet) til skibe, der lægger til kaj, hvilket gør dieseldrevne generatorer overflødige. Evidensen for landstrøm er overvældende. Når et fartøj for eksempel er tilsluttet landstrøm, kan den samlede udledning af forurenende stoffer reduceres med op til 98 %, når der anvendes strøm fra det regionale elnet.
For havne handler landforsyning ikke kun om dekarbonisering, men også om at eliminere luftforureningen (NOx, SOx, partikelstof) og støj, mens fartøjerne lægger til kaj.
Hvilke muligheder er der for at bruge energilagringsteknologier, herunder batterienergilagring, inden for landbaseret forsyning? Find dem i vores whitepaper: "Dekarbonisering af skibsindustrien".
Fremhævede produkter
Vær åben for intelligent effektkonvertering.
iC7-Hybrid er optimeret til alle effektkonverteringsapplikationer og har en uovertruffen effekttæthed med ny filterteknologi.
Læs mere
Casestudier
AUSTRALIEN: I det delvist tørre fastlandsklima i Riverina-regionen i New South Wales, hvor vanding er afgørende for landbruget, stod operatøren af Cadell Orchards over for en betydelig energiudfordring. På den 1.690 hektar store mandelplantage Sunraysia, der drives uden for elnettet, dyrkes der mere end 500.000 mandeltræer.
HOLLAND: De intelligente SmartGrid-battericontainere har stadig 80 % kapacitet efter 8.000 cyklusser og lover 21 års daglig afladning og genopladning uden problemer med ydeevnen.
København har vedtaget et ambitiøst mål om at blive CO2-neutral inden 2025 og her spiller fjernvarme en vigtig rolle. FlexHeats anlæg i Københavns Nordhavn, der leverer krydstogtskibsterminaler med fjernvarme, viser hvor langt du kan nå med elektrificering og sektorkobling. Den udsender 315 færre tons CO2 årligt sammenlignet med LPG, som er et gas-baseret alternativ.
Nyheder
Danfoss Drives har opkøbt 1500 VDC-konverterteknologi fra det finske firma Ampner Oy med planer om at opskalere sin avancerede portefølje inden for energilagring.
Marine Competence Center vil spille en vigtig rolle i Danfoss løbende engagement i at blive marineindustriens foretrukne dekarbonisering partner.
HySynergy-projektet i Fredericia har med success produceret brint for første gang, hvilket er en vigtig milepæl i kommercialiseringen af grøn brint som en ren energikilde.