Avkarbonisering med energilagringsløsninger
Overgangen til fornybar energi er anerkjent som et viktig trinn i avkarboniseringen. Strømforsyningen fra fornybar energi er imidlertid uregelmessig, i motsetning til den uavbrutte forsyningen fra fossile kilder. For å lykkes med overgangen, må vi derfor overvinne utfordringene med å balansere tilbud og etterspørsel. Når vi henter strøm fra fornybare kilder, er toppene og bunnene i energiproduksjonen svært forskjellige fra forbruksmønsteret.
Energilagringsløsninger – støtter fornybar energi
Vi trenger energilagring for å bygge bro mellom ulike nivåer i energitilbudet og -etterspørselen på bestemte tidspunkter av døgnet. For eksempel er produksjonen av solcelleenergi på topp midt på dagen, og om natten er det ingen produksjon. Energiforbrukskurven kan være diametralt motsatt: Det største behovet oppstår om kvelden og om morgenen, mens etterspørselen er lav midt på dagen.
Når vi forstår at energilagring er nøkkelen som gjør det mulig å tilpasse forsyningen til forbruket, er det et lite skritt mot å innse hva det betyr for å nå klimamålene våre. For å redusere karbonutslippene tilstrekkelig, må samfunnet implementere energilagring i multi-gigawatt-skala. Lagringskapasitet på dette nivået er nødvendig for at et strømnett basert på fornybar kraft skal kunne bli like stabilt som et tradisjonelt fossilbasert strømnett.
Hvordan sikre stabil og pålitelig nettforsyning ved integrering av fornybare energikilder
Hos Danfoss Drives er vi opptatt av å støtte det grønne skiftet. En stor utfordring for kundene våre er å håndtere integreringen av ulike kraftprodusenter og lagringssystemer i ett strømnett. Dette kan føre til problemer med strømkvaliteten og ustabilitet i nettet. Derfor tilbyr vi i Danfoss Drives effektive strømomformere for å motvirke ubalanse og sikre stabil og pålitelig nettforsyning.
Danfoss' teknologi er en dokumentert faktor for konsekvent strømforsyning og nettvennlige løsninger. Vi leverer en rekke produkter som støtter energilagring. Danfoss leverer nettvennlige strømkonverteringsløsninger med imponerende energieffektivitet, som er spesielt utviklet for energilagringsløsninger.
Løsningene fra Danfoss tilbyr lav harmonisk forvrengning, justerbar effektfaktor og andre nettvennlige funksjoner som sikrer konkurransedyktig og balansert kraftforsyning. Danfoss har lang erfaring med strømkonvertering for energilagringsløsninger. Sammen med selskapets ledende markedsposisjon betyr det at Danfoss er din ideelle partner når du skal investere i energilagringsteknologi.
Vil du vite mer om hvordan strømkonverteringsløsninger fra Danfoss kan hjelpe deg å sikre nettstabilitet og samsvar samtidig som du reduserer CAPEX?
Strømnettstøtte
Etter måleren og før måleren
I et tradisjonelt energimarked består strømnettet av to aktører. Den første aktøren eier og administrerer kraftproduksjonsanlegget og overføringsnettet.
Den andre aktøren er forbrukeren, en fabrikk eller huseier som eier det lokale mikronettet innenfor sin egen eiendom.
Strømmåleren er skillet mellom de to aktørene. Før strømmåleren (FTM) er produsenten og distributøren. Etter måleren (BTM) er forbrukeren.
Kraftmarkedet har imidlertid utviklet seg raskt siden 1990-tallet, og kraftmarkedet i mange land er liberalisert.
I et liberalisert marked eies kraftproduksjonen og overføringsnettet av separate selskaper. FTM er inndelt i to grupper av aktører: nettoperatøren som har monopol på overføringsinfrastruktur, og kraftprodusentene som opererer i et fritt marked.
Hvordan energilagring støtter fremgang og energisikkerhet
Vi har forklart hvorfor energilagring er avgjørende for å etablere fornybar energi som den dominerende kilden i kraftforsyningen: Energilagring overvinner ubalanse mellom energitilbud og -behov på ulike tidspunkter i løpet av dagen.
Men energilagring støtter ikke bare en bærekraftig strømforsyning for avkarbonisering. Energilagring muliggjør også utviklingen av en moderne livsstil med mobilitet i form av elektriske lastebiler, elektriske fartøy, tilbehør som batteridrevne bærbare PC-er og personlige transportformer som elektriske kjøretøy og sykler. Disse bekvemmelighetene er nødvendige for samfunnet, og uten dem er det ingen motivasjon for å gjennomføre avkarboniseringen.
Uten energilagring er det ikke mulig å opprettholde velstand og energisikkerhet i samfunnet. Uten energilagring har vi ikke andre alternativer enn fossilbasert kraft som gasskraft og bensindrevet transport. Samfunnet vet allerede av lang erfaring at en fossilbasert kraftforsyning krever import på tvers av grenser, noe som gjør landene sårbare for energisikkerhetsrisikoer. Fossilbasert kraftforsyning støtter heller ikke avkarboniseringen vi trenger for å bekjempe klimaendringer, samtidig som vi opprettholder velstanden og en komfortabel livsstil.
Hvordan energilagring opprettholder kraftkvalitet, kraftmengde og pålitelighet
Energilagring sikrer fleksible, pålitelige og rene energiløsninger, og spiller derfor en avgjørende rolle i overgangen til et mer bærekraftig, motstandsdyktig og effektivt energisystem. Energilagring styrker kraftnettet med hensyn til fleksibilitet, pålitelighet og strømkvalitet:
Husk spenningskvalitet for et stabilt nettverk
Vi bruker energilagring til å bygge bro mellom periodisk kraftproduksjon og forbruk. Når energilagring skal implementeres, er det imidlertid ikke nok å etablere tilstrekkelig kraftmengde. Høy strømkvalitet er også avgjørende for å sikre at kraftnettet forblir stabilt og effektivt med tanke på både nett-følgende (GFL) og nett-formerende (GFM). For å sikre en akseptabel spenningskvalitet må alle parter i et fornybart nettverk dele belastningen. Denne belastningen deles vanligvis med bruk av nettkode i et stort kraftsystem, eller såkalte landsdekkende nett. Danfoss støtter nettverksstabilitet og fleksibilitet ved å tilby både nett-følgende styring med nettkoder og nett-formende styringsmoduser.
De samme grunnleggende prinsippene må være på plass for mindre nett eller atskilte nett. Nettet må ha akseptabel spenningskvalitet, tilstrekkelig kortslutningsstrøm, akseptable nivåer av harmoniske og supraharmoniske komponenter. I tillegg må styreenhetene i nettverket ikke skape ustabilitet. Noen av faktorene som bidrar til god strømkvalitet er:
Hvordan batterilagring genererer inntektsstrømmer
Smarte nett med integrert energilagring gjør det mulig å endre tidspunktet for energiforsyningen for å kompensere for den iboende uregelmessigheten til mange fornybare kraftkilder. Energilagringssystemet kan levere reservestrøm i tilfelle energimangel fra forsyningen, for eksempel på grunn av lastutkobling eller uplanlagt strømbrudd.
Batterilagringssystemer introduserer alternative strømkilder i det distribuerte nettet eller et industrielt eller maritimt likestrømsnett. I situasjoner med overforsyning kan systemet lagre energien. Når behovet er høyt, kan lagringsmediet brukes som en ekstra energikilde for å
- Redusere driftsutgiftene (OPEX)
- Forbedre systemeffektiviteten
- Øke systemtilgjengeligheten
Muliggjør smarte kraftnett
Smarte kraftnett med integrert energilagring gjør det enklere å endre tidspunktet for energiforsyningen kompensere for den iboende uregelmessigheten til mange fornybare energikilder.
Se hvordan i denne animasjonen
Les mer om peak shaving, tidsforskyvning og reservestrøm: Intelligent power conversion for smarte kraftnett | Danfoss
Løsninger
Energilagringsløsninger (ESS)
Energilagringssystemer fanger opp overskuddsenergi som genereres i perioder med lav etterspørsel eller høy tilgjengelighet av sol- og vindkraft – eller annen fornybar energikilde – og lagrer den for fremtidig bruk. Energilagring er en nøkkelfaktor i energisikkerheten til distribuerte nettverk, ettersom det sikrer tilgang til energikilder på et tidsriktig, bærekraftig og rimelig grunnlag.
Energi kan lagres i ulike former, inkludert elektrisk energi i batterilagringssystemer eller kondensatorer, mekanisk energi i svinghjul eller pumpevannkraftverk, litiumionbatterier, termisk lagring, strømningsbatteri eller energilagring med trykkluft.
Lagret energi kan brukes når etterspørselen etter kraft overstiger forsyningen eller i perioder med høy belastning, for å levere ekstra strøm eller tjenester til nettet eller spesifikke bruksområder.
Muliggjør smarte kraftnett
Smarte kraftnett med integrert energilagring gjør det mulig å forsyne kraft til andre tidspunkter for å kompensere for den iboende uregelmessigheten til mange fornybare energikilder. Energilagringssystemet kan levere reservestrøm i tilfelle energimangel fra forsyningen, for eksempel på grunn av lastutkobling eller uplanlagt strømbrudd. Under nedstengning gjør støtte fra energilagring det mulig for forbrukerne å opprettholde driften i en periode.
Industriell DC-backup
Bruk energilagring for å stabilisere strømforsyningen ved uventede uregelmessigheter. Vi kan løse problemet på ulike nivåer av BTM-applikasjoner. I dette eksempelet brukes industriell DC-backup til å sikre konstant strømforsyning til spesifikke kritiske applikasjoner i en fabrikk.
Energilagringssystemer med batterier kan
- Styrke nettets fleksibilitet og motstandsdyktighet, noe som muliggjør bedre styring av variasjoner i tilbud og etterspørsel, peak shaving og lastforskyvning
- Forbedre den generelle systemeffektiviteten ved å fange opp og utnytte energi som ellers ville gått til spille
- Øke påliteligheten og stabiliteten i kraftforsyningen i form av reservestrøm, noe som reduserer risikoen for strømbrudd og forbedrer nettytelsen
Energilagring gir derfor bedrifter og energiselskaper konkurransemuligheter:
- Minimere eller utsette kapitalutgifter (CAPEX)
- Optimalisere systemstørrelsen for å unngå overkapasitet
- Utsette investeringer i infrastruktur
- Støtte desentralisert energiproduksjon
- Avhjelpe svingninger i kraftproduksjonen, for eksempel i sol- og vindkraft
- Tilrettelegging for integrering av fornybare energikilder i nettsystemet
Applikasjoner
Smarte kraftnett bruker energilagring: Sol- og vindkraft
Når energilagringsteknologi og ulike energikilder integreres i det distribuerte nettet, forbedrer intelligente strømkonverteringsløsninger fra Danfoss nettytelsen og reduserer kravene til kapitalinvestering, takket være forhåndssertifisert samsvar med strenge nettregler.
Denne norske fergeruten bruker intelligent styring av energi- og batterilagringssystemer for å optimalisere hurtiglading og redusere karbonavtrykket.
Elektrifisering av transport
Avkarbonisering betyr at vi må bruke mye mer elektrisk energi i fremtiden, i alle sektorer. Totalt trenger vi at 200-300 % mer energi strømmer gjennom den elektriske energiinfrastrukturen, og transportsektoren bidrar til en stor del av dette behovet.
Til tross for våre ambisjoner om avkarbonisering må vi akseptere at dagens nettinfrastrukturen ennå ikke er dimensjonert for behovet for fremtidige elbil- og lastebilladere. Med økende etterspørsel i perioder med høy belastning, er stabiliteten til kjøretøyladingen begrenset av kapasiteten til den lokale transformatoren. Et energilagringssystem kan brukes til å støtte nettet under toppbelastning for å sikre stabiliteten. For netteieren er energilagring et bedre valg enn den alternative løsningen: å øke kapasiteten i overføringslinjene.
Hva er fordelene med å oppnå nettstabilitet for pålitelig hurtiglading?
- Redusere eller utsette kapitalutgifter (CAPEX). Ved aktivt å kontrollere, overvåke og støtte kraftnettet med lokale batterier, kan du oppnå den høye toppeffekten som er avgjørende for rask lading uten å investere i nettinfrastruktur. Dette gjøres ved å bruke lokale batterier med peak shaving-funksjonalitet. Peak Shaving optimaliserer energiflyten mellom innkommende forsyning og lokal lagring for å dekke topper i etterspørselen uten å forstyrre forsyningsnettet. Overskytende energi kan deretter lagres når etterspørselen og kostnadene er lave.
- Reduser driftsutgiftene (OPEX). Bruk grønn strøm til å lade et batterienergilagringssystem (BESS) som forsyner ladesystemet. Når denne grønne strømmen produseres og forbrukes lokalt, minimeres driftskostnadene.
ESS-støtte for DC grids
DC grids gir flere fordeler sammenlignet med tradisjonelle AC grids. De er mer effektive og bruker mindre kobber. I tillegg er DC grids enklere å betjene, noe som reduserer behovet for UPS-kapasitet og gjør det mulig å bruke ulike typer batterier. De minimerer også effekten av driftsstans, noe som sikrer stabil drift av servere og systemer med pålitelig beskyttelse. I tillegg muliggjør DC grids rask oppstart av reservestrømgeneratorer. Energilagringssystemer (ESS) som bruker strømomformere fra Danfoss, forbedrer DC grid med disse fordelene:
- Lavere OPEX og CAPEX på grunn av færre komponenter og mindre kobber
- Økt energieffektivitet
- Regenerativ og redundant kapasitet
- Evne til å utnytte overskuddsvarme fra et væskekjølt system
Modulariteten til likestrømsnett forkorter installasjons- og idriftsettingstiden, gir fleksibilitet for kapasitetsutvidelse og sparer plass. Videre harmoniserer de integrasjonen av alle frekvensomformere i DC-systemet, inkludert kjølere, vifter og pumper, gjennom sentralisert AFE-forsyning, noe som resulterer i en total harmonisk forvrengning (THDI) på mindre enn 5%.
Kortslutningsbeskyttelse med simuleringsverktøy
Når et stort antall strømomformere er koblet til et DC grid, er det nødvendig å utføre kortslutningsstudier. Danfoss DCGuard muliggjør rask frakobling og full selektivitet mellom flere likestrømsnett, og gir halvlederbeskyttelse som oppdager og kutter feilaktige likestrømmer i løpet av mikrosekunder. Dette sikrer stabiliteten til likestrømsnettet, beskytter utstyret rundt det og muliggjør uavbrutt drift. Enheten muliggjør også korrekt systemselektivitet, forhindrer overspenningstopper ved strømbrudd og kan kobles til to forskjellige likestrømsnett med spenningsforskjeller.
DCGuard muliggjør simulering av kortslutninger og selektivitetsstudier, med muligheten til å plassere kortslutninger på ulike punkter i DC grid og studere atferden til omformere, samleskinner og sikringer. Simuleringer gir automatiserte rapporter med informasjon om kortslutningsstrømskjemaene.
Fremtiden for fornybar energi: hydrogen og andre grønne drivstoff
I maritime bruksområder er batterienergilagring ideell for fremdrift over kortere avstander, mens grønne drivstoff (metanol, komprimert hydrogen, flytende hydrogen eller ammoniakkbaserte brenselceller) er egnet for lengre reiser. Kombinasjonen av disse teknologiene utvider skipets rekkevidde. Brenselceller kan drive fremdriftssystemet, men kan ikke lagre overflødig energi, som i stedet kan lagres i et batterienergilagringssystem og forhindrer at energien går til spille. Denne integrasjonen presenterer en lovende løsning for fremtidens shippingindustri.
Hvordan er energilagringssystemer til nytte for den maritime industrien? Les den tekniske rapporten for å finne ut mer.
Energilagring for landstrøm
Selv om et energilagringssystem er viktig om bord på fartøy, er det også svært relevant for landbaserte bruksområder som landstrøm.
Landstrøm er prosessen med å levere elektrisk strøm fra land til et skip mens det ligger til kai, slik at skipets hjelpemotorer kan slås av og forbrenningen av diesel stoppes. Det har ett formål: å bringe strøm fra det nasjonale strømnettet (eller et lokalt nett) til anløpte fartøy, slik at det ikke er nødvendig å bruke dieseldrevne generatorer. De dokumenterte fordelene med landstrøm er overveldende. Når et fartøy for eksempel er koblet til landstrøm, kan de totale utslippene av forurensende stoffer reduseres med opptil 98% ved å bruke strøm fra det regionale strømnettet.
For havner handler landforsyning ikke bare om avkarbonisering, men også om eliminering av luftforurensning (NOx, SOx, partikkelstoffer) og støy mens fartøyene ligger i kai.
Hva er mulighetene for å bruke energilagringsteknologier, inkludert batterilagring, innen landstrøm? Les om dem i den tekniske rapporten: "Avkarbonisering av skipsfartsindustrien".
Fremhevede produkter
iC7-Hybrid
Åpne opp for intelligent kraftomforming.
iC7-Hybrid er optimalisert for alle power conversion-applikasjoner og har en uovertruffen effekttetthet med ny filterteknologi.
Case studies
Kommer snart ...
Kommer snart ...
Nyheter
-
if (isSmallPicture) {
Ønsker du å lære mer om hybridisering og elektrifisering, les mer om høstens kurs.. Delta på kurs hos oss og utvid din kunnskap om frekvensomformere innenfor marine og elektrifisering. Kursene er populære og fylles fort opp, hvis det er av interesse så meld deg på nå for å sikre deg en plass.
-
if (isSmallPicture) {
Ønsker du å lære mer om hybridisering og elektrifisering kan dette kurset passe for deg. I mai gjennomfører vi et grunnleggende kurs hvor du kan utvide din kunnskap om frekvensomformere innenfor marine og elektrifisering. Kurset er populært og fylles fort opp, hvis det er av interesse så meld deg på nå for å sikre deg en plass.
-
if (isSmallPicture) {
Vi har nettopp gjennomført et tredagers kurs "Advanced Drives Training – VACON NXP Drives for Marine and Hybrid" for kollegaer fra 9 forskjellige land. Her lærte kursdeltagerne om bruksområdene som brukes i marine hybridløsninger.
