Dekarbonizacja dzięki rozwiązaniom w zakresie magazynowania energii
Przejście na energię odnawialną jest uznawane za kluczowy krok w dekarbonizacji. Jednakże odnawialne źródła energii charakteryzują się nieciągłymi dostawami, co jest przeciwieństwem nieprzerwanego charakteru dostaw energii ze źródeł kopalnych. W związku z tym aby pomyślnie dokonać przejścia, musimy sprostać wyzwaniom związanym z równoważeniem podaży i popytu. Gdy pozyskujemy energię ze źródeł odnawialnych, szczyty i spadki w produkcji energii znacznie różnią się od wzorca zużycia.
Rozwiązania w zakresie magazynowania energii — wspieranie energii odnawialnej
Potrzebujemy magazynowania energii, aby wypełnić lukę między różnymi poziomami podaży energii a popytu na nią o określonych porach dnia. Na przykład w południe produkcja energii fotowoltaicznej osiąga swoją szczytową wartość, a w nocy ona nie następuje. Krzywa zużycia energii może być pod tym względem dokładnym przeciwieństwem: szczytowe zapotrzebowanie występuje wieczorem i wcześnie rano, podczas gdy zapotrzebowanie jest niskie w południe.
Gdy rozumiemy, że magazynowanie energii jest kluczem do zapewnienia dostaw odpowiadających zużyciu, to jest to mały krok do zrozumienia znaczenia magazynowania w osiąganiu naszych celów klimatycznych. W celu odpowiedniej dekarbonizacji niezbędne jest, aby społeczeństwo podjęło olbrzymi krok we wdrażaniu magazynowania energii na skalę wielogigawatową. Tylko taki zakres magazynowania jest w stanie umożliwić sieci zasilającej opartej na odnawialnych źródłach energii zapewnienie wystarczającej niezawodności dostaw, aby odpowiadać stabilności tradycyjnej sieci opartej na paliwach kopalnych.
Jak zapewnić stabilne i niezawodne zasilanie sieciowe podczas integracji odnawialnych źródeł energii
W Danfoss Drives zobowiązujemy się wspierać ekologiczną transformację. Jednym z głównych wyzwań dla naszych klientów jest zarządzanie integracją różnych wytwórców energii i systemów magazynowania energii w jednej sieci. Może to prowadzić do problemów z jakością energii i niestabilności sieci. Dlatego w Danfoss Drives oferujemy wydajne przetwornice mocy, które usuwają niespójności i zapewniają stabilne i niezawodne zasilanie sieciowe.
Technologia Danfoss jest sprawdzonym narzędziem zapewniającym stałe zasilanie i rozwiązania przyjazne dla sieci. Dostarczamy szeroką gamę produktów uzupełniających ofertę w zakresie magazynowania energii. Firma Danfoss dostarcza przyjazne dla sieci rozwiązania w zakresie konwersji mocy o imponującej efektywności energetycznej, zaprojektowane specjalnie z myślą o rozwiązaniach w zakresie magazynowania energii.
Dzięki niewielkim zniekształceniom harmonicznym, regulowanemu współczynnikowi mocy i innym funkcjom przyjaznym dla sieci rozwiązania Danfoss zapewniają konkurencyjne i zgodne z siecią zasilanie energią elektryczną. Wieloletnie doświadczenie w zakresie konwersji mocy dla rozwiązań dotyczących magazynowania energii w połączeniu z wiodącą pozycją firmy na świecie sprawia, że Danfoss jest idealnym partnerem, jeśli chodzi o inwestycje w technologie magazynowania energii.
Chcesz dowiedzieć się więcej o tym, w jaki sposób rozwiązania firmy Danfoss w zakresie konwersji mocy mogą pomóc Ci zapewnić stabilność sieci zasilającej i zgodność z przepisami przy jednoczesnym zmniejszeniu kosztów inwestycyjnych?
- Dlaczego społeczeństwo potrzebuje magazynowania energii?
- W jaki sposób magazynowanie energii przyczynia się do poprawy konkurencyjności sektorów energetycznych?
- Jakie strumienie przychodów może pomóc wygenerować magazynowanie energii?
- Jakie są formy magazynowania energii?
- Magazynowanie energii w praktyce
Obsługa sieci zasilającej
Za licznikiem i przed licznikiem
Na tradycyjnym rynku energii sieć energetyczna ma dwóch uczestników. Pierwszy uczestnik jest wyłącznym właścicielem i zarządcą elektrowni i sieci przesyłowej.
Drugim uczestnikiem jest odbiorca, fabryka lub właściciel domu, który jest właścicielem lokalnej mikrosieci na swoim terenie.
Podział pomiędzy tymi uczestnikami następuje na liczniku. Przed licznikiem (FTM) znajdują się wytwórca i operator przesyłowy. Za licznikiem (BTM) znajduje się odbiorca.
Jednak od lat 90. XX wieku rynek energii gwałtownie ewoluował, a obecnie wiele krajów prowadzi zliberalizowany rynek energii.
Na zliberalizowanym rynku właścicielami sieci wytwarzania i przesyłu energii są odrębne przedsiębiorstwa. FTM dzieli się na dwie grupy podmiotów: operatora sieci, który ma monopol na infrastrukturę przesyłową, oraz wytwórców energii, którzy działają na wolnym rynku.
W jaki sposób magazynowanie energii wspiera dobrobyt i bezpieczeństwo energetyczne
Wyjaśniliśmy, dlaczego magazynowanie energii ma zasadnicze znaczenie dla ustanowienia odnawialnych źródeł energii jako dominującego źródła dostaw energii: magazynowanie energii eliminuje dysproporcje między podażą energii a popytem na nią o różnych porach dnia.
Jednakże magazynowanie energii wspiera nie tylko zrównoważone dostawy energii w celu dekarbonizacji. Magazynowanie energii sprzyja również dostatniemu i nowoczesnemu stylowi życia dzięki wygodzie mobilności w postaci elektrycznych samochodów ciężarowych, elektrycznych statków, akcesoriów, takich jak laptopy z zasilaniem akumulatorowym, oraz osobistych środków transportu, takich jak pojazdy elektryczne i rowery. Społeczeństwo nie może sobie wyobrazić rezygnacji z tych udogodnień i nie będzie motywowane do dekarbonizacji, jeśli przestaną one być dostępne.
Bez magazynowania nie można utrzymać dobrobytu i bezpieczeństwa energetycznego w społeczeństwie. Bez magazynowania naszą jedyną alternatywą jest energia oparta na paliwach kopalnych, taka jak energia produkowana z użyciem gazu i benzyna do napędzania środków transportu. Społeczeństwo wie już z wieloletniego doświadczenia, że dostawa energii z paliw kopalnych wymaga importu transgranicznego, co sprawia, że kraje są narażone na zagrożenia związane z bezpieczeństwem energetycznym. Dostawy energii oparte na paliwach kopalnych nie wspierają również dekarbonizacji, której potrzebujemy, aby walczyć ze zmianami klimatycznymi, a jednocześnie zachować dostatni, wygodny styl życia.
Jak magazynowanie energii zapewnia odpowiednią jakość, ilość i niezawodność energii
Zapewniając rozwiązania związane z elastycznym, niezawodnym i czystym wykorzystaniem energii, magazynowanie energii odgrywa kluczową rolę w przejściu na bardziej zrównoważony, stabilny i wydajny system energetyczny. Magazynowanie energii zwiększa elastyczność, niezawodność i jakość energii w sieci zasilającej:
Jakość napięcia jest istotna dla stabilności sieci
Wykorzystujemy magazynowanie energii, aby wypełnić lukę między przerywaną produkcją energii a zużyciem energii. Jednak w przypadku wdrażania magazynowania energii nie wystarczy ustalenie odpowiedniej ilości energii. Wysoka jakość energii ma również zasadnicze znaczenie dla zapewnienia stabilności i wydajności sieci generacji rozproszonej zarówno w zakresie podążania za siecią, jak i jej formowaniem. Aby zapewnić akceptowalną jakość napięcia, wszystkie strony zaangażowane w sieć energii odnawialnej muszą podzielić obciążenie. Obciążenie to jest zazwyczaj podzielone przez zastosowanie kodeksu sieci w dużej sieci energetycznej lub tak zwanych sieciach krajowych. Danfoss wspiera stabilność i elastyczność sieci, oferując zarówno sterowanie podążaniem za siecią z kodeksami sieci, jak i moduły sterowania formowaniem sieci.
W przypadku mniejszych sieci lub zamierzonych sieci wyspowych należy zastosować te same podstawy. Sieć zasilająca musi mieć dopuszczalną jakość napięcia, wystarczający prąd zwarciowy, dopuszczalne poziomy składowych harmonicznych i wyższych harmonicznych. Ponadto sterowniki w sieci nie mogą powodować niestabilności. Niektóre czynniki przyczyniające się do dobrej jakości energii to:
Jak akumulatorowe magazynowanie energii generuje strumienie przychodów
Inteligentne sieci zasilające ze zintegrowanym systemem magazynowania energii ułatwiają przesunięcie w czasie dostaw energii, aby zrównoważyć nieciągły charakter wielu odnawialnych źródeł energii. System magazynowania energii zapewnia zasilanie rezerwowe w przypadku niedoboru energii z sieci, na przykład z powodu odciążania lub nieplanowanej przerwy w dostawie energii elektrycznej.
Akumulatorowe systemy magazynowania energii wprowadzają alternatywne źródła energii do sieci generacji rozproszonej lub przemysłowej lub morskiej sieci DC. W sytuacjach nadwyżki dostaw system może skierować energię do magazynowania. Gdy poziom zapotrzebowania jest wysoki, można uzyskać dostęp do magazynu energii, aby zapewnić jej dodatkowe źródło w celu:
- Obniżenia kosztów operacyjnych (OPEX)
- Poprawy efektywności systemu
- Zwiększenia dostępności systemu
Zapewnienie inteligentnej sieci zasilającej
Inteligentne sieci zasilające ze zintegrowanym systemem magazynowania energii ułatwiają przesunięcie w czasie dostaw energii, aby zrównoważyć nieciągły charakter wielu odnawialnych źródeł energii.
Zobacz mechanizm działania na tej animacji
Dowiedz się więcej o redukowaniu wartości szczytowych, przesunięciu czasowym i zasilaniu rezerwowym: inteligentne rozwiązania w zakresie konwersji mocy dla inteligentnych sieci zasilających | Danfoss
Rozwiązania
Rozwiązania w zakresie magazynowania energii (ESS)
Systemy magazynowania energii wychwytują nadmiar energii wytworzonej w okresach niskiego zapotrzebowania lub wysokiej dostępności energii słonecznej i wiatrowej — lub innego źródła energii odnawialnej — i magazynują ją na przyszłość. Magazynowanie energii jest kluczem do bezpieczeństwa energetycznego sieci generacji rozproszonych, ponieważ zapewnia dostęp do źródeł energii na czas, w sposób zrównoważony i przystępny cenowo.
Energia może być magazynowana w różnych formach, obejmujących energię elektryczną w akumulatorowych systemach magazynowania energii lub kondensatorach, energię mechaniczną w kołach zamachowych lub elektrowniach szczytowo-pompowych, akumulatory litowo-jonowe, magazynowanie energii cieplnej, akumulator przepływowy lub magazynowanie energii elektrycznej z użyciem sprężonego powietrza.
Zmagazynowaną energię można wykorzystać, gdy zapotrzebowanie na energię elektryczną często przekracza zapotrzebowanie lub w okresach szczytowych, zapewniając dodatkową energię lub usługi sieci lub określonym zastosowaniom.
Zapewnienie inteligentnej sieci zasilającej
Inteligentne sieci zasilające ze zintegrowanym systemem magazynowania energii ułatwiają przesunięcie w czasie dostaw energii, aby zrównoważyć nieciągły charakter wielu odnawialnych źródeł energii. System magazynowania energii zapewnia zasilanie rezerwowe w przypadku niedoboru energii z sieci, na przykład z powodu odciążania lub nieplanowanej przerwy w dostawie energii elektrycznej. W przypadku wyłączenia zasilania zapasy z magazynu energii umożliwiają odbiorcom kontynuowanie pracy przez pewien czas.
Przemysłowe zasilanie rezerwowe DC
Wykorzystaj magazyn energii do stabilizacji dostaw energii w przypadku nieoczekiwanych nieprawidłowości. Możemy rozwiązać ten problem na różnych poziomach zastosowań BTM. W tym przykładzie przemysłowe zasilanie rezerwowe DC służy do zapewnienia stałej dostawy energii do określonych krytycznych zastosowań w fabryce.
Akumulatorowe systemy magazynowania energii mogą
- Zwiększyć elastyczność i odporność sieci zasilającej, umożliwiając lepsze zarządzanie wahaniami podaży i popytu, redukcję wartości szczytowych i przenoszenie obciążenia
- Poprawa ogólnej wydajności systemu poprzez wychwytywanie i wykorzystywanie nadmiaru energii, która w przeciwnym razie byłaby marnowana
- Zwiększenie niezawodności i stabilności zasilania elektrycznego w formie zasilania rezerwowego, co zmniejsza ryzyko przerw w dostawach energii elektrycznej i poprawia wydajność sieci zasilającej
W związku z tym magazynowanie energii stwarza przedsiębiorstwom i zakładom komunalnym konkurencyjne możliwości:
- Minimalizacja lub opóźnienie kosztów inwestycyjnych (CAPEX)
- Optymalizacja rozmiaru systemu w celu uniknięcia nadmiernej wydajności
- Odroczenie inwestycji w infrastrukturę
- Wspieranie zdecentralizowanego wytwarzania energii
- Łagodzenie wahań energii, na przykład w przypadku energii słonecznej i wiatrowej
- Ułatwienie integracji odnawialnych źródeł energii z systemem sieciowym
Zastosowania
Inteligentna sieć zasilająca opiera się na magazynowaniu energii: energia słoneczna i wiatrowa
Podczas integracji technologii magazynowania energii i różnych źródeł energii z siecią generacji rozproszonej inteligentne rozwiązania firmy Danfoss w zakresie konwersji mocy poprawiają wydajność sieci zasilającej i zmniejszają wymagania inwestycyjne dzięki wstępnie certyfikowanej zgodności z rygorystycznymi kodeksami sieci.
Ta norweska trasa promowa wykorzystuje inteligentne zarządzanie energią i systemy magazynowania energii w celu optymalizacji szybkiego ładowania i zmniejszenia śladu węglowego.
Elektryfikacja transportu
Dekarbonizacja oznacza, że w przyszłości będziemy zużywać znacznie więcej energii elektrycznej we wszystkich sektorach. Łącznie potrzebujemy 200-300% więcej energii w ramach infrastruktury energetycznej, a sektor transportu w znacznym stopniu przyczynia się do tego zapotrzebowania.
Pomimo naszych ambicji w zakresie dekarbonizacji musimy zaakceptować fakt, że dzisiejsza infrastruktura sieciowa nie jest jeszcze dostosowana do potrzeb przyszłych pojazdów elektrycznych i ładowarek do samochodów ciężarowych. Wraz ze wzrostem zapotrzebowania w okresach szczytowych stabilność ładowania pojazdu jest ograniczona przez pojemność lokalnego transformatora. Aby zapewnić stabilność, należy zastosować system magazynowania energii w celu wsparcia sieci zasilającej w okresach szczytowego zapotrzebowania. Dla właściciela sieci zasilającej magazynowanie energii jest lepszym wyborem niż alternatywne rozwiązanie zaradcze: w celu zwiększenia wydajności linii przesyłowych.
Jakie są zalety zapewnienia stabilności sieci dla niezawodnego szybkiego ładowania?
- Zmniejszenie lub odroczenie kosztów inwestycyjnych (CAPEX). Dzięki aktywnemu kontrolowaniu, monitorowaniu i wsparciu sieci z użyciem baterii lokalnych można osiągnąć wysoką moc szczytową kluczową dla szybkiego ładowania bez inwestowania w infrastrukturę sieciową. Odbywa się to za pomocą baterii lokalnych z funkcjonalnością redukcji wartości szczytowych. Funkcja usuwania wartości szczytowych optymalizuje przepływ energii między zapewnianą dostawą energii a magazynowaniem lokalnym, aby sprostać szczytom zapotrzebowania bez zakłócania sieci zasilającej. Nadwyżki energii mogą być magazynowane, kiedy zapotrzebowanie i koszty są niskie.
- Obniżenie kosztów operacyjnych (OPEX). Korzystanie z zielonej energii elektrycznej do ładowania akumulatorowego systemu magazynowania energii (BESS), który zasila system ładowania. Gdy ta zielona energia jest wytwarzana i zużywana lokalnie, koszty operacyjne są minimalizowane.
Wsparcie rozwiązań ESS dla sieci DC
Sieci DC oferują kilka korzyści w porównaniu z tradycyjnymi sieciami AC. Są one bardziej wydajne i zużywają mniej miedzi. Ponadto sieci DC są łatwiejsze w obsłudze, zmniejszając zapotrzebowanie na pojemność zasilacza UPS i umożliwiając stosowanie różnych typów akumulatorów. Minimalizują również wpływ awarii, zapewniając stabilne działanie serwerów i systemów z niezawodną ochroną. Ponadto sieci DC umożliwiają szybki rozruch generatorów rezerwowych. Systemy magazynowania energii (ESS) wykorzystujące przetwornice mocy firmy Danfoss zwiększają wydajność sieci DC dzięki następującym zaletom:
- Niższe koszty operacyjne i inwestycyjne dzięki mniejszej liczbie komponentów i mniejszej ilości miedzi
- Większa efektywność energetyczna
- Możliwości regeneracji energii i rezerwy energetyczne
- Możliwość wykorzystania nadmiaru ciepła z układu chłodzonego cieczą
Modułowość sieci DC skraca czas instalacji i uruchomienia, zapewnia elastyczność w zakresie rozszerzania wydajności i oszczędza miejsce. Ponadto harmonizują one integrację wszystkich przetwornic w systemie DC, w tym agregatów chłodniczych, wentylatorów i pomp, dzięki scentralizowanemu zasilaniu AFE, co skutkuje współczynnikiem zawartości harmonicznych (THDi) poniżej 5%.
Zabezpieczenie przed zwarciem za pomocą narzędzi symulacyjnych
W przypadku podłączenia dużej liczby przetwornic mocy do sieci DC konieczne jest przeprowadzenie badań zwarć. Danfoss DCGuard ułatwia szybkie odłączanie i pełną selektywność między wieloma sieciami DC, zapewniając półprzewodnikowe urządzenie zabezpieczające, które wykrywai odcina nieprawidłowe prądy DC w ciągu mikrosekund. Zapewnia to stabilność sieci DC, chroni otaczający sprzęt i umożliwia nieprzerwaną pracę. Urządzenie zapewnia również prawidłową selektywność systemu, zapobiega przepięciom przy odcięciu prądu i może połączyć dwie różne sieci DC o różnych napięciach.
DCGuard umożliwia symulację zwarć i badania selektywności, z możliwością wprowadzenia zwarć w różnych punktach sieci DC i badania zachowania przetwornic, szynoprzewodów i bezpieczników. Symulacje dostarczają zautomatyzowanych raportów z informacjami o schematach prądu zwarciowego.
Przyszłość energii odnawialnej: wodór i inne ekologiczne paliwa
W zastosowaniach morskich akumulatorowe magazynowanie energii jest idealne do zasilania napędu na krótsze dystanse, podczas gdy ekologiczne paliwa (metanol, sprężony wodór, ciekły wodór lub ogniwa paliwowe na bazie amoniaku) nadają się do dłuższych podróży. Połączenie tych technologii poszerza zasięg statku. Ogniwa paliwowe mogą zasilać napęd, ale nie mogą magazynować nadmiaru energii, którą można zamiast tego zmagazynować w akumulatorowym systemie magazynowania energii, zapobiegając marnotrawstwu. Ta integracja stanowi obiecujące rozwiązanie na przyszłość przemysłu morskiego.
Jakie korzyści przynoszą systemy magazynowania energii przemysłowi morskiemu? Aby dowiedzieć się więcej, przeczytaj opracowanie techniczne.
Magazynowanie energii dla zasilania z lądu
Chociaż system magazynowania energii jest ważny na statkach, ma również duże znaczenie dla zastosowań lądowych, takich jak zasilanie z lądu.
Zasilanie z lądu, znane również jako cold ironing, to proces dostarczania energii elektrycznej z lądu do statku podczas dokowania, umożliwiając w ten sposób wyłączenie silników pomocniczych statku i zatrzymanie spalania oleju napędowego. Ma ono jeden cel: dostarczenie energii z krajowej sieci energetycznej (lub sieci lokalnej) do zacumowanych statków, dzięki czemu generatory zasilane olejem napędowym stają się zbędne. Dowody na korzyść zasilania z lądu są ogromne. Na przykład, gdy statek jest podłączony do zasilania z lądu, łączna emisja zanieczyszczeń może zostać zmniejszona nawet o 98% przy wykorzystaniu energii z regionalnej sieci elektrycznej.
W przypadku portów zasilanie z lądu polega nie tylko na dekarbonizacji, ale także na eliminacji zanieczyszczeń powietrza (NOx, SOx, cząstek stałych) i hałasu podczas cumowania statków.
Jakie są możliwości wykorzystania technologii magazynowania energii, w tym akumulatorowego magazynowania energii, w zasilaniu z lądu? Informacje te można znaleźć w opracowaniu technicznym: „Dekarbonizacja przemysłu morskiego”.
Wyróżnione produkty
iC7-Hybrid
Otwórz się na inteligentną konwersję mocy.
Przetwornica iC7-Hybrid jest zoptymalizowana pod kątem wszystkich zastosowań związanych z konwersją mocy i ma wyjątkową gęstość mocy dzięki nowej technologii zintegrowanych filtrów.
Studium przypadku
-
if (isSmallPicture) {
HOLANDIA: Inteligentne magazyny akumulatorowe SmartGrid zachowują 80% pojemności po 8000 cykli i gwarantują możliwość codziennego rozładowywania i ładowania przez 21 lat bez problemów z wydajnością.
-
if (isSmallPicture) {
Instytut w Kamieniu Śląskim korzysta z neutralnego klimatycznie zużycia energii, co generuje oszczędności w opłatach za energię elektryczną i pozytywnie wpływa na obniżenie emisji CO2.
-
if (isSmallPicture) {
Elektryfikacja i rozwiązania hybrydowe wciąż się rozwijają. Jednym z pionierów tych rozwiązań jest holenderski producent magazynów energii Alfen B.V., który od samego początku wykorzystywał urządzenia Danfoss do konwersji mocy.
-
if (isSmallPicture) {
Rozwiązania elektryczne i hybrydowe stale się rozwijają. Niemiecki producent magazynów energii QINOUS GmbH jest jednym z pierwszych klientów Danfoss, który rozpoczął opracowywanie takich rozwiązań, zanim temat stał się "gorącym" w branży energetycznej.
Informacje
-
if (isSmallPicture) {
Firma Danfoss Drives ogłasza przejęcie produktu ACE300 oraz zespołu produktowego fińskiej firmy Ampner Oy w celu rozszerzenia portfolio rozwiązań elektryfikacyjnych o dedykowaną przetwornicę mocy 1500 V DC. Produkt zostanie wprowadzony do oferty rozwiązań Danfoss Drives w zakresie elektryfikacji z głównym naciskiem na inteligentne sieci zasilające i magazynowanie energii.
-
if (isSmallPicture) {
W ramach projektu HySynergy, którego celem jest dekarbonizacja duńskiego sektora transportu lądowego, prowadzonego w mieście Fredericia, po raz pierwszy wyprodukowano wodór. Jest to istotny kamień milowy na drodze do komercjalizacji użycia zielonego wodoru jako czystego źródła energii.
-
if (isSmallPicture) {
Utrzymuj niezawodne działanie krytycznych procesów łatwiej niż kiedykolwiek wcześniej. Silniki indukcyjne sterowane przez przetwornice częstotliwości VLT® mogą szybciej wrócić do normalnej pracy po zaniku zasilania dzięki ulepszonej funkcji startu w locie (flying start).
