Decarboniseren met energieopslagoplossingen
De transitie naar hernieuwbare energie wordt algemeen beschouwd als een essentiële stap in de decarbonisatie. Duurzame energiebronnen bieden ons echter een intermitterende aanvoer, geheel anders dan de ononderbroken aanvoer uit fossiele bronnen. Voor een geslaagde transitie moeten we dus vraag en aanbod in evenwicht brengen. Wanneer we energie uit hernieuwbare bronnen gebruiken, verschillen de pieken en dalen in de energieopwekking sterk van het verbruikspatroon.
Oplossingen voor energieopslag – duurzame energie ondersteunen
We hebben energieopslag nodig om de kloof tussen de verschillende niveaus van energievoorziening en -vraag op specifieke momenten van de dag te overbruggen. Zo is 's middags de productie van zonne-energie het hoogst en 's nachts is er geen productie. De energieverbruikscurve kan volledig tegenovergesteld zijn: de piekvraag is 's avonds en 's ochtends vroeg, terwijl de vraag 's middags laag is.
Wanneer energieopslag essentieel is om het aanbod af te stemmen op het verbruik, is het slechts een kleine stap om in te zien hoe belangrijk energieopslag is om onze klimaatdoelstellingen te bereiken. Om adequaat te decarboniseren, is het essentieel dat de samenleving de enorme stap zet om energieopslag op multi-gigawattschaal te implementeren. Alleen met deze omvang van de opslag kan een op hernieuwbare energie gebaseerd net betrouwbaar genoeg zijn om de stabiliteit van een traditioneel op fossiele brandstoffen gebaseerd net te evenaren.
Een stabiele en betrouwbare netvoorziening garanderen bij de integratie van hernieuwbare energiebronnen
Bij Danfoss Drives doen we grote inspanningen om de groene transitie te ondersteunen. Een belangrijke uitdaging voor onze klanten is het integreren van verschillende energiebronnen en opslagsystemen in één enkel net. Dit kan leiden tot problemen met de kwaliteit en instabiliteit van het net. Daarom bieden wij bij Danfoss Drives efficiënte vermogensomzetters om inconsistenties tegen te gaan en een stabiel en betrouwbaar elektriciteitsnet te garanderen.
De technologie van Danfoss is een bewezen enabler voor consistente elektriciteitsvoorziening en netvriendelijke oplossingen. Wij bieden een uitgebreide serie producten die uw aanbod voor energieopslag ondersteunen. Danfoss levert netvriendelijke oplossingen voor vermogensomzetting met een indrukwekkende energie-efficiëntie, speciaal ontworpen voor energieopslagoplossingen.
Met een lage harmonische vervorming, instelbare powerfactor en andere netvriendelijke functies zorgen de oplossingen van Danfoss ervoor dat de elektriciteitsvoorziening concurrerend is en goed aansluit op het net. Jarenlange ervaring in vermogensomzetting voor energieopslagoplossingen, gecombineerd met een leidende positie op de wereldmarkt, betekent dat Danfoss uw ideale partner is wanneer u investeert in energieopslagtechnologie.
Wilt u meer weten over de manier waarop de Danfoss oplossingen voor vermogensomzetting u kunnen helpen om normconforme netstabiliteit te garanderen en tegelijkertijd uw CAPEX te verlagen?
Ondersteuning van het elektriciteitsnet
Achter en vóór de meter
In een traditionele energiemarkt bestaat het elektriciteitsnet uit twee spelers. De eerste speler is de eigenaar en beheerder van de elektriciteitsproductie-installatie en het transmissienetwerk.Â
De tweede speler is de consument, een fabriek of huiseigenaar die het lokale micronet op zijn of haar eigen terrein bezit.
De splitsing tussen de twee partijen gebeurt bij de energiemeter. Vóór de meter (FTM) bevinden zich de generator (opwekker) en transmitter (transporteur en distributeur). Achter de meter (BTM) bevindt zich de verbruiker.
De energiemarkt is sinds de jaren 90 echter snel geëvolueerd en vandaag de dag hebben veel landen een geliberaliseerde energiemarkt.
In een geliberaliseerde markt zijn de energieproductie en het transmissienetwerk elk in handen van afzonderlijke eigenaars. FTM is onderverdeeld in twee groepen spelers: de netexploitant die een monopolie heeft op de distributie-infrastructuur en de opwekkers van energie die op een vrije markt opereren.
Hoe energieopslag welvaart en energiezekerheid ondersteunt
We hebben al verklaard waarom energieopslag essentieel is om hernieuwbare energiebronnen als dominante bron in de elektriciteitsvoorziening in te voeren: Energieopslag overbrugt het verschil tussen energieaanbod en -vraag op verschillende tijdstippen van de dag.
Maar energieopslag ondersteunt niet alleen een duurzame elektriciteitsvoorziening voor decarbonisatie. Energieopslag maakt ook een welvarende moderne levensstijl mogelijk met het gemak van mobiliteit in de vorm van elektrische vrachtwagens, elektrische schepen, accessoires zoals laptops op accu's en persoonlijke vervoersmiddelen zoals elektrische voertuigen en fietsen. Een samenleving zonder deze mate van comfort is gewoonweg onvoorstelbaar en zal niet gemotiveerd zijn om koolstofarm te worden.
Zonder opslag zijn het behoud van welvaart en energiezekerheid in de samenleving onmogelijk. Zonder opslag is energie op basis van fossiele brandstoffen ons enige alternatief, zoals elektriciteitsopwekking op basis van gas en transport op benzine. De maatschappij beseft al jaren dat een energievoorziening die is gebaseerd op fossiele brandstoffen om grensoverschrijdende import vraagt, wat landen kwetsbaar maakt voor risico's in de energiezekerheid. Ook de op fossiele brandstoffen gebaseerde voorziening ondersteunt de decarbonisatie niet die nodig is om de klimaatverandering tegen te gaan en toch een welvarende, comfortabele levensstijl te behouden.
Hoe energieopslag de kwaliteit, kwantiteit en betrouwbaarheid van energie handhaaft
Door te zorgen voor flexibele, betrouwbare en schone energieoplossingen speelt energieopslag een cruciale rol bij de overgang naar een duurzamer, veerkrachtiger en efficiënter energiesysteem. Energieopslag maakt het elektriciteitsnet flexibeler en betrouwbaarder en zorgt voor betere power quality:
Flexibiliteit in de elektriciteitsvoorziening, zodat we bij een stroomstoring of een andere ongeplande gebeurtenis snel kunnen overschakelen op een alternatieve energiebron.
Verbeterde betrouwbaarheid van het net in gedistribueerde netwerken, zodat elektriciteit altijd beschikbaar is voor kritieke infrastructuur zoals ziekenhuizen of watervoorziening.
Verbeterde 'power quality' voor een schoon net, vrij van vervorming en storingen.
denk aan de spanningsstabiliteit voor een stabiel netwerk
We gebruiken energieopslag om de kloof tussen intermitterende energieproductie en verbruik te overbruggen. De implementatie van energieopslag op zich is echter niet genoeg om een toereikende vermogensomvang te behalen. Een hoge energiekwaliteit is ook essentieel om ervoor te zorgen dat het gedistribueerde netwerk stabiel en efficiënt blijft voor zowel netvolging als netvorming. Om een aanvaardbare energiekwaliteit te garanderen, moeten alle partijen in een hernieuwbaar netwerk de last dragen. Deze belasting wordt gewoonlijk gedeeld door het gebruik van netcode in een groot energiesysteem, of zogenoemde landelijke netten.  Danfoss ondersteunt de stabiliteit en flexibiliteit van het netwerk door zowel netvolgende regeling met netcodes als netvormende regelmodi aan te bieden.
Voor kleinere netten, of zelfstandige 'eilandnetten', moeten dezelfde uitgangspunten bestaan. Het net moet een aanvaardbare spanningskwaliteit, voldoende kortsluitstroom en aanvaardbare niveaus van harmonische en supraharmonische componenten hebben. Bovendien mogen regelaars in het netwerk geen instabiliteit veroorzaken. Een paar factoren die bijdragen aan een goede power quality zijn:
Zorg voor naleving van de normen voor harmonische vervorming met betrekking tot totale harmonische vervorming (THD), supraharmonischen en de hoogte van kortsluitstromen.
Zorg ervoor dat het systeem voor kortsluitbeveiliging betrouwbaar werkt wanneer het net is losgekoppeld van het openbare elektriciteitsnet. Simulatie met behulp van de DigSilent Power Factory-tool wordt gebruikt om het kortsluitgedrag voor opslagsystemen in bestaande netwerken te onderzoeken.
De markt en de regelgeving gaan in de richting van omzetters die een net kunnen vormen
Hoe accu-energieopslag inkomsten genereert
Slimme netten met geïntegreerde energieopslag vereenvoudigen de time shift van energievoorziening om de intermitterende aard van veel hernieuwbare energiebronnen te overwinnen. Het energieopslagsysteem kan in geval van een tekort in de energievoorziening, bijvoorbeeld door load shedding of een ongeplande black-out, voor noodstroom zorgen.
Accu-energieopslagsystemen introduceren alternatieve energiebronnen in het gedistribueerde net, of een industrieel of maritiem DC-net. Bij een overschot kan het systeem ervoor zorgen dat energie wordt opgeslagen. Wanneer de vraag hoog is, kan het opslagmedium worden aangesproken en als aanvullende energiebron dienen om
- de bedrijfskosten (OPEX) te verlagen
- het systeemrendement te verbeteren
- de beschikbaarheid van het systeem te verbeteren
Enabler voor smart grids
Slimme netten met geïntegreerde energieopslag vereenvoudigen de time shift van energievoorziening om de intermitterende aard van veel hernieuwbare energiebronnen te overwinnen.
In deze animatie ziet u hoe dat gebeurt
Energieopslagsystemen stabiliseren niet alleen netschommelingen, maar dienen ook als back-up tijdens energietekorten of elektriciteitsuitval – die zowel kunnen ontstaan door load shedding, als door ongeplande gebeurtenissen. Het gebruik van energieopslagsystemen in geval van onbetrouwbare elektriciteitsvoorziening of spanningsuitval zorgt voor
- maximale uptime van industriële processen
- betrouwbaarheid van essentiële diensten
- ononderbroken werking voor verbruikers
In een gedecentraliseerd netsysteem leiden de schommelingen in de energievoorziening en het energieverbruik vaak tot pieken in de energieproductie en dalen in de vermogensniveaus. Deze variaties zijn kenmerkend voor zonne- en windenergie. Energieopslagoplossingen helpen deze schommelingen te stabiliseren, waardoor het net consistent kan werken bij de gemiddelde stroomvraag, die doorgaans onder de piekniveaus ligt. Ontwerpers kunnen apparatuur downscalen naar lagere classificaties om regelmatige belastingen aan te kunnen, wat op zijn beurt tot een lagere vereiste kapitaalinvestering leidt.
Via dit zogenoemde Time Shifting wordt de energie opgeslagen wanneer de prijs van energie op het elektriciteitsnet laag is en wordt de opgeslagen energie geleverd wanneer de prijs op het elektriciteitsnet hoog is. Zo worden de kosten geoptimaliseerd. Opslag kan worden gecombineerd met groene brandstoffen zoals waterstof, e-ammoniak en e-methanol. Hierdoor kan het systeem op vol vermogen werken en overtollige energie opslaan in accu's.
Met behulp van een energieopslagsysteem dat is aangesloten op intelligent systeembeheer kan de opgeslagen energie later worden gebruikt of verkocht door bemiddeling, op het optimale moment wanneer de stroomprijs (of kostprijs) hoog is. Deze strategie om het prijsverschil te benutten staat bekend als bemiddeling (arbitrage).
Ontdek hoe slimme exploitatie inclusief energieopslag zorgt voor flexibel vermogen en energieverbruik bij Flexheat in Kopenhagen, Denemarken.
Meer informatie over peak shaving, time shifting en elektriciteitsback-up: intelligente vermogensomzetting voor smart grids | Danfoss
Oplossingen
Oplossingen voor energieopslag (ESS)
Energieopslagsystemen slaan overtollige energie op die wordt gegenereerd tijdens perioden van lage vraag of hoge beschikbaarheid van zonne- en windenergie – of andere hernieuwbare energiebronnen – en bewaren het zo voor toekomstig gebruik. Energieopslag is een belangrijke factor in de energiezekerheid van gedistribueerde netwerken, omdat het de toegang tot energiebronnen op een tijdige, duurzame en betaalbare basis garandeert.Â
Energie kan in verschillende vormen worden opgeslagen, waaronder elektrische energie in accu-energieopslagsystemen of condensatoren, mechanische energie in vliegwielen of gepompte hydro-opslag, lithium-ionaccu's, thermische opslag, flowaccu's of energieopslag in de vorm van gecomprimeerde lucht.
Opgeslagen energie kan worden ingezet wanneer de vraag naar elektriciteit regelmatig het aanbod overschrijdt of tijdens piekperiodes, waarbij extra elektriciteit of diensten worden geleverd aan het net of specifieke applicaties.
Enabler voor smart grids
Slimme netten met geïntegreerde energieopslag vereenvoudigen de verschuiving van de energievoorzieningstijd om de intermitterende aard van veel hernieuwbare energiebronnen te overwinnen. Het energieopslagsysteem kan in geval van een tekort in de energievoorziening, bijvoorbeeld door load shedding of een ongeplande black-out, voor noodstroom zorgen. Door de ondersteuning met energieopslag kunnen verbruikers gedurende een bepaalde tijd in bedrijf blijven bij stroomuitval.
Industriële DC-back-up
Gebruik energieopslag om de stroomvoorziening te stabiliseren bij onvoorziene onregelmatigheden. We kunnen het probleem oplossen op verschillende niveaus van BTM-applicaties. In dit voorbeeld zorgt een industriële DC-back-up voor een constante stroomvoorziening van specifieke kritieke toepassingen in een fabriek.Â
Accusystemen voor energieopslag kunnen
- de flexibiliteit en veerkracht van het net verbeteren, waardoor schommelingen in vraag en aanbod, peak shaving en loadshifting beter kunnen worden beheerd
- de algehele systeemefficiëntie verbeteren door overtollige energie op te slaan en te gebruiken die anders verloren zou gaan
- de betrouwbaarheid en stabiliteit verhogen van de elektriciteitsvoorziening door back-up vermogen, wat het risico op volledige elektriciteitsuitval vermindert en de prestaties van het net verbetert
Energieopslag biedt bedrijven en nutsbedrijven dus concurrentiemogelijkheden:
- Kapitaaluitgaven (CAPEX) minimaliseren of spreiden
- De dimensionering van het systeem optimaliseren om overcapaciteit te voorkomen
- Investeringen in de infrastructuur uitstellen
- Gedecentraliseerde energieopwekking ondersteunen
- Energieschommelingen beheersen, bijvoorbeeld in zonne- en windenergie
- De integratie van hernieuwbare energiebronnen in het netsysteem vergemakkelijken
Toepassingen
Smart grids vertrouwen op energieopslag: zonne- en windenergie
Bij de integratie van energieopslagtechnologie en diverse energiebronnen in het gedistribueerde net verbeteren slimme oplossingen voor vermogensomzetting van Danfoss de netprestaties en verminderen ze de vereiste kapitaalinvestering, dankzij vooraf gecertificeerde naleving van strenge netcodes.
Dit Noorse veerboottraject maakt gebruik van intelligent beheer van energie- en accu-opslagsystemen om snel laden te optimaliseren en de CO2-voetafdruk te verkleinen.
Elektrificatie van transport
Decarbonisatie betekent dat we in de toekomst veel meer elektrische energie zullen verbruiken, in alle sectoren. In totaal hebben we 200-300% meer energie nodig in de elektrische energie-infrastructuur en de transportsector draagt aanzienlijk bij aan deze vraag.
Ondanks ons sterke streven naar decarbonisatie moeten we accepteren dat de huidige netwerkinfrastructuur nog niet is afgestemd op het vermogen dat in de toekomst benodigd zal zijn voor het laden van EV's en elektrische trucks. Bij een toenemende vraag tijdens piekperiodes wordt de stabiliteit van het opladen van voertuigen beperkt door de capaciteit van de lokale transformator. Om stabiliteit te garanderen, moet een energieopslagsysteem worden gebruikt ter ondersteuning van het net tijdens piekbelastingen. Voor de neteigenaar is energieopslag een betere keuze dan de alternatieve oplossing: om de capaciteit van de distributielijnen te verhogen.
Waarvan profiteren we als we netstabiliteit voor betrouwbaar snelladen onder de knie krijgen?
- Kapitaaluitgaven (CAPEX) verminderen of uitstellen. Door het net actief te regelen, te bewaken en te ondersteunen met lokale accu's, kunt u het hoge piekvermogen bereiken dat cruciaal is voor snel opladen zonder te investeren in netinfrastructuur. Dit gebeurt door gebruik te maken van lokale accu's met peak shaving-functionaliteit. Peak Shaving optimaliseert de netaansluiting door pieken in het energieverbruik op te vangen met het energieopslagsysteem zonder verstoring van het voedend net. De overtollige energie kan worden opgeslagen wanneer de vraag en de prijzen laag zijn.
- De bedrijfskosten (OPEX) verlagen. Gebruik groene stroom om een accu-energieopslagsysteem (BESS) op te laden dat het laadsysteem voorziet. Wanneer deze groene energie lokaal wordt geproduceerd en verbruikt, worden de OPEX geminimaliseerd.
ESS-ondersteuning voor DC-netten
DC-netten bieden verschillende voordelen ten opzichte van traditionele AC-netten. Ze zijn efficiënter en er is minder koper nodig. Bovendien zijn DC-netten eenvoudiger te exploiteren, waardoor de behoefte aan UPS-capaciteit afneemt en het gebruik van verschillende typen accu's mogelijk is. Daarnaast minimaliseren ze de impact van storingen en zorgen voor een stabiele werking van servers en systemen met betrouwbare bescherming. Bovendien maken DC-netten een snelle opstart van back-upgeneratoren mogelijk. Energieopslagsystemen (ESS) met vermogensomzetters van Danfoss verbeteren uw DC-net met de volgende voordelen:
- lagere OPEX en CAPEX door minder componenten en minder koper
- hoger energierendement
- regeneratieve en redundante mogelijkheden
- mogelijkheid om overtollige warmte van een vloeistofgekoelde installatie te gebruiken
De modulariteit van DC-netten verkort de tijd voor installatie en inbedrijfstelling, biedt flexibiliteit voor capaciteitsuitbreiding en bespaart ruimte. Bovendien harmoniseren ze de integratie van alle frequentieregelaars in het DC-systeem, met inbegrip van koelers, ventilatoren en pompen, via een gecentraliseerde AFE-voeding, wat resulteert in een totale harmonische vervorming (THDI) van minder dan 5%.
Beveiliging tegen kortsluiting met behulp van simulatietools
Wanneer een groot aantal vermogensomzetters op een DC-net is aangesloten, is het noodzakelijk om kortsluitberekeningen uit te voeren. Danfoss DCGuard maakt snelle loskoppeling en volledige selectiviteit tussen meerdere DC-netten mogelijk en biedt halfgeleiderbeveiliging die DC-foutstromen binnen microseconden detecteert en afschakelt. Dit zorgt voor stabiliteit van het DC-net, beschermt de omliggende apparatuur en maakt een ononderbroken werking mogelijk. De voorziening maakt ook de juiste systeemselectiviteit mogelijk, voorkomt overspanningspieken bij stroomuitschakeling en kan twee verschillende DC-netten met spanningsverschillen aansluiten.
DCGuard maakt simulatie van kortsluitingen en selectiviteitsstudies mogelijk, met de mogelijkheid om kortsluitingen op verschillende punten in het DC-net te plaatsen en het gedrag van omzetters, busbars en zekeringen te bestuderen. Simulaties leveren geautomatiseerde rapporten met informatie over het verloop van de kortsluitstromen.
De toekomst van hernieuwbare energie: waterstof en andere groene brandstoffen
In maritieme toepassingen is accu-energieopslag ideaal voor voortstuwing over kortere afstanden, terwijl groene brandstoffen (methanol, gecomprimeerde waterstof, vloeibare waterstof of brandstofcellen op ammoniakbasis) geschikt zijn voor langere trajecten. De combinatie van deze technologieën vergroot de actieradius van het schip. Brandstofcellen kunnen voortstuwing voeden, maar kunnen geen overtollige energie opslaan. Deze energie kan in plaats daarvan worden opgeslagen in een accu-energieopslagsysteem, waardoor verspilling wordt voorkomen. Deze integratie biedt een veelbelovende oplossing voor de toekomst van de scheepvaartindustrie.
Wat zijn de voordelen van energieopslagsystemen voor de maritieme industrie? Lees de whitepaper voor meer informatie.
Lees de white paper
Energieopslag voor walstroom
Hoewel een energieopslagsysteem belangrijk is aan boord van schepen, is het ook zeer relevant voor onshore applicaties zoals walstroom.
Walstroom is het proces van energielevering aan een schip terwijl het aan de kade ligt. Daardoor kunnen de hulpmotoren van een schip worden uitgeschakeld en stopt de verbranding van dieselbrandstof. Het heeft één doel: elektriciteit van het nationale (of een lokaal) elektriciteitsnet aan aangemeerde schepen leveren om gebruik van dieselgeneratoren overbodig te maken. De voordelen van walstroom zijn overweldigend. Wanneer een schip bijvoorbeeld is aangesloten op walstroom, kan de totale uitstoot van vervuilende stoffen met soms wel 98% worden verminderd dankzij het gebruik van elektriciteit uit het regionale elektriciteitsnet.
Voor havens draait elektriciteitsvoorziening vanaf de wal niet alleen om decarbonisatie, maar ook om het afrekenen met luchtvervuiling (NOx, SOx, fijnstof) en lawaai van aangemeerde schepen.
Welke mogelijkheden biedt het gebruik van energieopslagtechnologieën, waaronder accu-energieopslag, in de elektriciteitsvoorziening vanaf de wal? U vindt ze in de whitepaper: 'Decarbonisatie van de scheepvaartsector'.
Gemarkeerde producten
Ervaar intelligente vermogensomzetting.
De iC7-Hybrid is geoptimaliseerd voor alle vermogensomzettingstoepassingen en heeft een ongeëvenaarde vermogensdichtheid met nieuwe filtertechnieken.
Meer informatie
