Get Adobe Flash player
Az energiatárolók fejlődésével lehetővé vált az ipari hálózatokban alkalmazásuk. Ipari inverterek segítségével könnyedén csatlakoztathatóak a villamos hálózathoz.
The improvement of the energy storage made possible to using it in industrial power supplies. With industrial covnverters it is easy to connect them to supply networks.
Az elektromobilitás iránti növekvő igény, az időjárásfüggő, ingadozó megújuló energiaforrások terjedése illetve az egyre energiaéhesebb mobil eszközök az energiatárolás lassú fejlődését felgyorsították. Az energiatárolók használata ma már gazdaságos lehet ipari villamos hálózatok tápellátásában.
A hibrid szó leginkább az autók világából csenghet ismerősen. Jelentése általánosan két különböző energiaforrás együttes használata egy cél vagy feladat végrehajtása érdekében. Esetünkben a hagyományos hálózati betáplálás megosztása a helyileg telepített energiatárolóval együttesen.
Az energiatárolók
Jelenleg három fő csoportba különíthetők el az energiát tároló eszközök. Lehetnek akkumulátorok, ultrakondenzátorok vagy lendkerekes rendszerek. Az akkumulátorok leginkább lítium-ion alapú megoldások lehetnek. Legnagyobb előnyük az egyre könnyebb elérhetőség. a nagy teljesítmény- és energiasűrűség együttes megvalósíthatósága. Hátrányuk a nagy helyigény, a környezeti hőmérsékletre érzékenység, a kisütési-töltési ciklusok véges, viszonylag alacsony száma és a relatív hosszú töltési idő.
A következő technológia az ultra- vagy szuperkondenzátorok alkalmazása. Az ultrakondenzátorok nagy teljesítményt tudnak leadni, de csak rövid ideig, tehát nagy a teljesítménysűrűségük, de alacsony az energiasűrűségük. Az akkumulátoros technológiánál kevésbé kiforrott a használatuk, és a környezeti hőmérsékletre érzékenységük is nagy. Előnyük a kisütési-feltöltési ciklusok igen magas száma a kapacitásukban történő csökkenés nélkül, illetve a rövid feltöltési idő. Ezzel rövid idejű, nagy teljesítményt igénylő, gyakran visszatérő hálózati kiesések áthidalására alkalmasak.
A lendkerekes rendszer a harmadik leginkább elterjedt energiatárolási mód. A lendkerék a mozgási energia segítségével tárolja el a villamos energiát. A súrlódások csökkentésére speciális csapágyazást használhatnak, illetve a lendkerék vákuumban foroghat. A meghajtásáról speciális, nagy fordulatszámú, magas hatásfokú hajtás gondoskodik, így a bekerülési költsége egy lendkerekes energiatárolónak igen magas, a megtérülése kérdéses lehet.
Több kedvező hatása lehet a helyi energiatárolásnak ipari hálózatokon:
– A csúcsterhelés csökkentése, az üzemi tartalék növelése.
– A terhelési görbe kiegyenlítése, simítása.
– Hálózati kiesések esetére szünetmentes üzem biztosítása.
Ha a hálózati áramfelvétel időbeli simítása, egyenletesebbé tétele a cél, akkor alacsony terhelésű időszakban, esetleg kedvezőbb tarifával megoldható az energiatároló töltése, majd a nagy terhelésű időszakban történhet a kisütése, és ezzel a hibrid tápellátás biztosítása. Így egy kiszámítható, egyenletes terhelésű ipari hálózatot kapunk, amivel könnyen tervezhető a hálózati menetrend és elkerülhetőek a lekötött teljesítmény átlépésére, vagy ki nem használására kirótt bűntető tarifák is. Erre a célra nagy energiasűrűségű energiatárolót érdemes választani, például lítium-vasfoszfát (LiFePO4) vagy Lítium-titándioxid (LTO) akkumulátorokat.
Hirtelen terhelésváltozások esetén a szükséges többlet teljesítmény nagysága és előfordulási gyakorisága a méretezés alapja, de általánosságban nagy kisütő- és töltőáramokat is elviselni képes, közepes energiasűrűségű lítium akkumulátorok javasolhatók. Ilyen esetekben az energiatárolós rendszer akár túlterheléstől, akár bűntető tarifától is megvédheti a felhasználót.
Ha hirtelen, rövid idejű hálózati kiesések áthidalása a cél, akkor ultrakondenzátoros rendszer javasolható, amivel biztosítható a szünetmentes üzem igen nagy teljesítmények esetén is.
Egyre több példa található a világban ilyen szünetmentes rendszerekre, akár 277kW teljesítményű, 8kWh kapacitású, akár 3MW teljesítményű, 17,2 kWh-ás ultrakondenzátoros rendszerekre láthatunk példákat.
Ipari hálózatok mellett a terjedőben lévő elektromos autók gyorstöltői igen nagy teljesítményt igényelhetnek, ez magas igényeket támaszt a tápellátás felé. Ha nem áll rendelkezésre megfelelő betápláló hálózat, akkor energiatárolással a gyorstöltő állomások képességei még kihasználhatók maradnak.
Hogyan?
A moduláris frekvenciaváltók különböző részegységei a megfelelő kiegészítőkkel és szoftverekkel alkalmasak energiatárolók kezelésére. Mivel a készülékek hardvere megegyezik az ipari területen, villamos motorok hajtására használt frekvenciaváltókéval, így nincs szükség extra raktárkészlet kialakítására vagy újabb beszállítók bevonására. Lehetőség van a hálózatra csatlakozó, egyenfeszültséget előállító aktív egyenirányítók használatára, ebben az esetben hálózati áramirányítóról beszélünk. Egyenirányító üzemben a készülék tölti a közbenső körére kötött egyenfeszültségű energiatárolókat. Ha szükség van az eltárolt energiára, akkor képes a hálózatra visszatáplálni.
A DC/DC konverter az egyenfeszültséget egy másik egyenfeszültséggé alakíthatja át. Az ipari frekvenciaváltók kimeneti, inverter modulján alapul az erősáramú felépítése. Csatlakozhat egy egyenfeszültségű sínrendszerhez, amire egyéb fogyasztók, vagy éppen frekvenciaváltók közbenső köre kapcsolódik, a másik egyenfeszültségű oldalán pedig az energiatároló található. De összekötheti egy vegyes, akkumulátoros-ultrakondenzátoros, úgynevezett hibrid energiatárolón belül az ultrakondenzátoros egységet az akkumulátoros sín feszültségszintjével.
Összetett, kiterjedt közös egyenfeszültségű kört használó áramirányító is összeállítható, a megfelelő alkalmazási szoftverek segítségével.
További információ:
Danfoss Kft.
Zajácz János
1139 Budapest, Váci út 91.
http://drives.danfoss.hu
janos.zajacz@danfoss.com
Tel:+36 1 450 3566