Archív kategorií: Energetika

Energetika

Úložiská energie si získavajú stále viac priaznivcov

Pri prvom úložisku energie, hoci sme svojmu pokrokovému riešeniu verili, sa nedalo predpokladať, ako na úplnú novinku zareagujú slovenskí investori a či sa náklady vložené do náročného výskumu vôbec vrátia. Už na veľtrhu ELOSYS 2008 sme predstavili prvé úložisko energie pod názvom GSE (Generátor Špičkovej Energie), kde získal titul „Elektotechnický výrobok roka“. Vo svete začínalo pár nesmelých pokusov…, žiadne masové nasadzovanie, nebola ešte vhodná doba, najmä vzhľadom na akumulátorovú časť úložiska. Súčasnosť nás presvedčuje o správnosti vtedajších biznis plánov, plánov vývoja a hlavne o správnej predpovedi potrieb trhu. Potešiteľné je, že už aj na Slovensku sa našlo niekoľko odborne zdatných, inovatívnych domácich firiem, s ktorými je radosť spolupracovať. ktorí našu novinku s nadšením prijali a aplikujú ju vo svojich riešeniach.

Aplikácia GSE 400 kVA, 432 kWh

VONSCH v súčasnosti a ponúka vlastné overené riešenia GSE na spracovanie a akumuláciu nielen slnečnej energie prostredníctvom trojfázových invertorov GSE CONTROL a akumulátorov Li-ion.

GSE CONTROL je možné použiť aj bez fotovoltickej časti, nabíjanie je možné realizovať v čase napr. nižšej sadzby, resp. v čase nízkeho odberu a výkon úložiska je možné (obdobne ako aj pri celku s fotovoltickou časťou) využiť na preklenutie výpadku energie, ako záložný zdroj v prípade zlyhania verejnej elektrickej siete, alebo „len“ na vykrytie špičky odberu bez prekročenia 1/4 hodinového maxima, rezervovanej kapacity alebo technického maxima.

Preklenutie výpadku je možné riešiť bez výpadku, alebo s krátkym výpadkom dodávky energie. Pri obidvoch je však nutné vymedziť na zálohovanie len časť elektrickej siete, oddelenej od ostatných nedôležitých častí. Riešenie bez výpadku – kontinuálne je zložitejšie, pretože jeden nabíjací invertor dobíja akumulátor a druhý neustále odoberá z neho energiu. Pri výpadku elektrickej siete pokračuje dodávka energie neprerušene. Riešenie s výpadkom je riešené jedným obojsmerným invertorom (nabíja aj vybíja akumulátor). Po výpadku napätia v elektrickej sieti je invertor pripojený na vybranú časť elektrickej siete, kde je možné nanovo naštartovať spotrebiče – technológiu. Výkon GSE CONTROL musí obsiahnuť aj záberové stavy spotrebičov.

Výkonový rozsah GSE CONTROL je 20 až 160 kVA, pre vyššie výkony sú invertory radené paralelne do výkonu teoreticky neobmedzeného. Pri akumulátoroch Li-ion dlhodobo spolupracujeme s veľkým európskym výrobcom BMZ a používame jeho akumulátory v skriňovom prevedení s kapacitou až 80 kWh, umožňujúce aj paralelné radenie až do 80 jednotiek, čo činí až 6,4 MWh. V každom systéme akumulátorov je použitý jeden základný akumulátor vybavený Battery Management Systémom BMS MASTER, ktorý na jednej strane komunikuje s GSE CONTROL a na druhej strane s rozširujúcimi akumulátormi vybavenými BMS SLAVE.

Invertory GSE CONTROL však dodávame aj bez akumulátorov, odberateľ ich vie pripojiť k rôznym typom akumulátorov a s požadovanou kapacitou. Pri spustení celku samozrejme poskytuje VONSCH odbornú podporu.

GSE spolu s riadiacim systémom VONSCH umožňujú spoluprácu aj s invertormi FOTO CONTROL 3f a zabezpečujú celkový energetický manažment v objekte. GSE spolu s FVE navyše umožňuje aj prevádzku v ostrovnom režime, čo môže slúžiť v odľahlých oblastiach na tvorbu 3-fázovej elektrickej siete bez potreby non-stop behu diesel generátorov.

Naše nové zariadenie pre zabezpečenie protipožiarnej ochrany pre FVE

Novinkou 2021 v oblasti fotovoltiky, vyvinutou na základe sprísňujúcej sa legislatívy a zvýšeného dopytu užívateľov prevažne strešných FVE rôznych výrobcov je zariadenie obsahujúce obvody pre zabezpečenie PO.

D-BOX – slúži na bezpečné rozopnutie jednotlivých sekcií FV panelov v stringu,
M-BOX – slúži na ovládanie rozpínacích jednotiek D-BOX

Zariadenie obsahuje obvody pre rozopnutie napäťových výstupov FV panelov tak, aby bolo dosiahnuté bezpečné napätie na sekciách panelov maximálne 120V DC. K rozopnutiu sériovo spojených panelov dochádza pri strate napájacieho napätia na AC strane FV invertora (napríklad pri aktivácii HRM obvodov, aktivácii obvodov Central stop, či aktivácii požiarnych vypínačov). Použitie týchto obvodov je odporúčané hlavne pre strešné aplikácie, kde je nutné zabezpečiť protipožiarnu ochranu daného objektu v súvislosti s inštaláciou FVE.

Aj Vám urobíme „umelú“ sieť – akúkoľvek budete chcieť :)

Samozrejme…v rámci technických možností. Ale, čo bolo v oblasti umelých sietí, keď sme s nimi začínali pred x rokmi sience fiction, dnes úspešne nasadzujeme. Aj keď sa zdalo, že na ich riešení nie je čo vylepšovať, predsa sa dá. Jednou zo zaujímavých nasadení v tomto roku bolo nové riešenie umelej siete AN  90kVA  3x400V  60Hz   u prestížneho slovenského výrobcu chladiarenských kompresorov.

Výstupné napätie umelej siete z THDu 1%

Základom riešenia bolo použitie 4 kvadrantného meniča QUATROFREM, ktorého riadený usmerňovač vo vstupnej časti zabezpečuje „nulový“ odber vyšších harmonických prúdov z napájacej elektrickej siete, (u odberateľa už bol do doby nasadenia umelej siete problém s pomerne vysokým obsahom vyšších harmonických napätí v elektrickej sieti a ďalšie nasadenie klasických meničov by viedlo k ďalšiemu zhoršeniu) a dokáže v určitom rozsahu „nastavovať“ veľkosť DC napätia v jednosmernom obvode QUATROFREMu, čo umožní nastavovať rozsah výstupného AC napätia umelej siete potrebný pri skúškach kompresorov – nie je nutný zvyšujúci transformátor.

Umelá sieť VONSCH AN  90kVA  3x400V  60Hz  

Pilotné riešenie VONSCH FV Fuel save s batériovým úložiskom energie na Africkom kontinente (E)

Riešenie FV Fuel save systému pre zníženie nákladov na palivo pripojených diesel generátorov s možnosťou ich automatickej synchronizácie a paralelného prevádzkovania pre optimálne využitie FV energie so systémom uloženia prebytočnej energie do batériového úložiska typu Li-ion (BESS) a oživením na diaľku už čaká na svoje spustenie v Africkej púšti.

Fuel save sú systémy zelenej energie na znižovanie spotreby paliva v sieťach typu microgrid, kde hlavným zdrojom elektrickej energie pre spotrebiče sú dieselgenerátory.  Fotovoltické striedače FOTO CONTROL (v tomto prípade s výkonom 950kVA), ktoré využívajú energiu generovanú na fotovoltických paneloch pre riadené generovanie striedavého výkonu tu slúžia na odľahčenie dieselgenerátorov a teda úsporu paliva, preto „Fuel Save“.  

Pri dostatočnom slnečnom žiarení sa zníži výkon dieselgenerátorov až na spodnú hranicu, ktorá je definovaná pre udržanie mechanickej stability dieselgenerátorov. Úlohou FV systému VONSCH Fuel Save Control je vykrytie časti energie dodávanej do spotrebičov a zníženie nákladov na palivo diesel agregátu.  

Celý tento systém navyše obsahuje aj batériové energetické úložisko (BESS)  so striedačom VONSCH GSE CONTROL výkonu 140kVA a batériami Li-ion o kapacite 639 kWh pre možnosť znižovania výkonu dieselgenerátorov aj v noci z prebytkov fotovoltickej energie uložených v batériách počas dňa. Všetky články batérií sú monitorované a balancované vlastným BMS riadiacim systémom. Tento BMS riadiaci systém je prepojený s hlavným riadiacim systémom Fuel Save.   

batériové energetické úložisko (BESS)

Ďalší diesel hybrid FUEL SAVE FV s výkonom 2MW s oživením na diaľku spustený v Africkej púšti (M)

Hoci horúce africké slnko už viac rokov testuje náročné riešenia VONSCH inštalované v autonómnych sieťach, rozmiestnené v oblastiach s nedostupnou alebo drahou a neekologicky vyrábanou elektrickou energiou pomocou diesel-generátorov, zatiaľ všetky naše kontajnerové riešenia fungujú spoľahlivo. V tomto roku pribudli nové zaujímavé riešenia “FV DIESEL FUEL SAVE systému” pre zníženie nákladov na palivo pripojených pre zníženie nákladov na palivo pripojených diesel-generátorov pomocou využitia paralelne pripojenej fotovoltickej elektrárne. Optimálne využitie FV energie a automatická synchronizácia uvedených zdrojov energie je zabezpečená centrálnym  RS s možným monitoringom a parametrizáciou na diaľku.

kontajner 2MW pripravený na expedíciu

Miesta s elektroinštaláciou riešenou pomocou dieselgenerátorov sú v prípade naších zákazníkov väčšinou miesta s vysokou intenzitou slnečného žiarenia (púšte a polopúšte Afriky). Preto inštalácia “FV DIESEL FUEL SAVE systému” logicky obsahuje aj fotovoltickú elektráreň využívajúcu striedače našej produkcie FOTO CONTROL so sumárnym výkonom 2MVA.

Hlavnými meracími bodmi systému sú silové vetvy pripojenia dieselgenerátorov a silová vetva pripojenia záťaže. V týchto bodoch sú inštalované analyzátory siete pre potreby merania a regulácie. Informácia o napätí a prúde z analyzátorov siete je spracovaná pomocou nadradeného riadiaceho systému, ktorý generuje riadiace a regulačné signály pre striedače.  Pri dostatočnom slnečnom žiarení sa zníži výkon dieselgenerátorov až na spodnú hranicu. Spodná hranica je nutne definovaná pre udržanie mechanickej stability dieselgenerátorov.  

Úlohou tohto systému je vykrytie časti energie dodávanej do spotrebiteľskej siete fotovoltickou energiou a tým zníženie nákladov na palivo dieselgenerátorov. V tomto konkrétnom prípade je komunikácia zabezpečená komunikačnou linkou medzi rozvádzačmi pre paralelné riadenie dieselgenerátorov – GENSETOV s riadiacim systémom DT1 v kontajneroch. Po sfázovaní sa dieselgenerátory silovo pripnú deónom do spotrebiteľskej siete.  

Kombinácia bežiacich dieselgenerátorov určuje minimálny výkon, ktorý musia generovať a zvyšná energia je generovaná z FVE v prípade dostatočného slnečného žiarenia. Z toho vyplýva, že najväčšie úspory sa dosiahnu, ak sa určuje kombinácia pripojených dieselgenerátorov v priebehu dňa tak, aby generátory pracovali na minimálny výkon a sumárny výkon spolu s aktuálnym výkonom fotovoltickej elektrárne bol približne rovnaký ako výkon záťaže.

expedícia

Samozrejmosťou tohto riešenia bolo zaškolenie montážnikov, vypracovanie podrobnej dokumentácie (v slovenskom aj anglickom jazyku), oživenie na diaľku, vzdialená správa, technická podpora a monitorovane systému.

Úložiská energie s meničmi GSE CONTROL 3f

Hoci sú akumulátorové aplikácie kvôli spoľahlivosti a životnosti akumulátorov ešte stále „časom nepreverené“ moderné odvetvie, predsa ukazujú perspektívu a obrovské možnosti využitia. Na začiatok pár faktov a úvaha… S nástupom elektromobilov je treba počítať s dobíjacími stanicami a dostatkom elektrickej energie. Elektrická energia musí byť už v blízkej budúcnosti schopná nahradiť mnoho miliónov barelov ropy denne (cca 60% z 100 miliónov barelov celkovej dennej spotreby – 14,7 milióna metrov kubických) spotrebovaných na mobilitu ľudstva. Ak chceme túto energiu nahradiť elektrickou, jedná sa o zvýšenie dennej svetovej produkcie elektriny z cca 30 TWh na cca 48 TWh (vo výpočte je zahrnutá aj nízka účinnosť spaľovacích motorov oproti elektrickým). Výroba elektrickej energie pre elektromobilitu vo fosílnych elektrárňach v podstate nemá význam (v globálnom meradle je jedno, či CO2 vyrobíme v autách alebo v elektrárňach, obdobne je to s oxidmi síry a dusíka). Preto sa ako „ideál“ javí aj využitie „energeticky nevyužitých“ obrovských parkovísk obchodných reťazcov, kde „prestrešenie“ parkovísk fotovoltickými panelmi prinesie aj pridanú hodnotu, okrem energie aj ochranu áut kupujúcich pred poveternostnými vplyvmi. Z uvedeného pramení aj reálne zvýšený biznis pre nákupné strediská – počas „tankovania“ je dosť času na nákupy a relax (dúfajme, do budúcna menšieho počtu, ale kvalitnejšieho tovaru 😊).

Keďže elektromobily je nutné dobíjať nielen počas slnečného svitu, nedá spoliehať iba na slnko, ale je potrebné počítať aj so „zálohovým“  odberom z elektrickej siete. Z toho dôvodu je vhodné fotovoltickej elektrárni zvýšiť výkon panelov a doplniť systém akumulátormi energie, ktoré zabezpečia „tankovanie“ elektrickej energie aj mimo slnečného osvitu. Vzhľadom na rýchle dobitie energie je nutné uvažovať s rýchlonabíjačkami. Obdobne je možné uvažovať aj pri individuálnych domácich nabíjacích staniciach, kde slnko pomôže v určitej miere byť pri dobíjaní nezávislí od výkonu prípojného miesta. Vo veľa prípadoch práve nezávislosť môže zvíťaziť nad ekonomikou.

 VONSCH v tejto oblasti už reálne rieši a ponúka vlastné riešenia na spracovanie a akumuláciu slnečnej energie prostredníctvom trojfázových invertorov GSE CONTROL a akumulátorov Li-ion. Výkonový rozsah invertorov je 20 až 160 kVA, pre vyššie výkony invertory radíme paralelne do výkonu teoreticky neobmedzeného. Pri akumulátoroch Li-ion sme nadviazali úspešnú spoluprácu s veľkým európskym výrobcom BMZ a používame jeho akumulátory v skriňovom prevedení s kapacitou 62,3 kWh, ktoré umožňujú aj paralelné radenie až do 80 jednotiek, čo činí 5 MWh. V každom systéme akumulátorov je použitý jeden základný akumulátor vybavený Battery Management Systémom BMS MASTER, ktorý na jednej strane komunikuje s GSE CONTROL a na druhej strane s rozširujúcimi akumulátormi vybavenými BMS SLAVE.

testovanie GSE

Invertory GSE CONTROL spolu s našim vlastným riadiacim systémom umožnujú spoluprácu s invertormi FOTO CONTROL 3f a zabezpečujú celkový energetický manažment v objekte. Invertory GSE CONTROL navyše umožňujú aj prevádzku v ostrovnom režime, čo môže slúžiť v odľahlých oblastiach na tvorbu 3-fázovej elektrickej siete bez potreby non-stop behu diesel generátorov. Prípadne môžu poslúžiť ako záložný zdroj v prípade zlyhania verejnej elektrickej siete.

Lokálne fotovoltické malé ON-GRID zdroje do 500kVA s invertormi FOTO CONTROL 3F

Po viacročných dobrých skúsenostiach so spoľahlivými trojfázovými invertormi, či kontajnerovými  FVE a systémami Fuel Save na spoluprácu s veľkými diesel generátormi, ktoré nám robia dobré meno v ďalekom svete, nás z dlhodobého hľadiska nepotešil legislatívou spôsobený „boom“ po „malej“  jednofázovej fotovoltike, (na čo distribučné spoločnosti reagovali zhoršovaním pôvodných štátom sľúbených podmienok). Samozrejme sú výnimky, kde aj malá fotovoltika má zmysel a dokonca je jediným možným a dobrým riešením, alebo je výroba vlastnej elektrickej energie hobby, pre pocit vlastnej nezávislosti. Plošné zavádzanie a dotácie dobré meno fotovoltike ako takej neurobili, a to hlavne po zistení, že konečnému spotrebiteľovi sa málokedy náklady vrátia. Omnoho lepšie využitie a návratnosť majú určite väčšie priemyselné aplikácie, či zariadenia na verejných budovách, kde sa energia vie v reálnom čase spotrebovať. Pri takýchto aplikáciách má vhodne nadimenzovaný fotovoltický zdroj návratnosť omnoho kratšiu, a preto sa investori o takýto druh technológie aktívne zaujímajú aj bez dotácií.

Technológie VONSCH umožňujú zladiť invertory VONSCH FOTO CONTROL 3f s externými meračmi sieťového výkonu v uzle a  garantovať nulový pretok energie do siete, a to na úrovni súčtu fáz alebo minimálnej fázy – podľa požiadaviek zákazníka, resp. distribučnej siete. Navyše, toto meranie výkonu sa do riadiaceho systému a striedačov môže prenášať aj bezdrôtovo, napr. pomocou Wi-Fi.

Vylepšíme Vám kvalitu elektrickej siete „Čistenie“ siete pomocou štvorkvadrantných meničov VONSCH – QUATROFREM v priemysle.

Začiatkom tohto roku náš tím dokončil montáž a uviedol do prevádzky cca 900 kW výkonu meničov frekvencie s riadeným vstupným usmerňovačom (typový rad QUATROFREM) vo významnom priemyselnom podniku. Meniče sú nainštalované na riadení výkonu chladiacich ventilátorov v závislosti od teploty vonkajšieho prostredia. Prečo meniče s riadeným usmerňovačom? V tomto podniku už pred nasadením uvedených meničov pretrvával problém s obsahom vyšších harmonických napätí v podnikovej elektrickej sieti. THDu dosahovalo hodnoty bežne 6 % v špičke až cez 10%. Nasadenie klasických meničov frekvencie bez riadeného vstupného usmerňovača by prinieslo ďalšie výrazné zhoršenie už aj tak nevyhovujúcej kvality napätia. VONSCH zmluvne garantoval odber vyšších harmonických prúdov THDi z napájacej elektrickej siete v závislosti od THDu tejto siete (percentuálna hodnota THDi maximálne 2 x percentuálna hodnota THDu) pri nominálnom výkone meničov. Po uvedení meničov do činnosti sa meraním potvrdilo, že VONSCH tieto garantované hodnoty nielen dodržal, ale hodnoty THDi v závislosti od THDu boli výrazne nižšie (percentuálna hodnota THDi je v skutočnosti blízka percentuálnej hodnote THDu). Z prevádzkových dôvodov nebolo meranie THDu a THDi prevedené pri nominálnom výkone meničov, pri nominálnom výkone by THDi bolo ešte nižšie – THDi je v absolútnej hodnote skoro nezávislé od výkonu, teda percentuálne sa číslo zmenšuje so zvyšujúcim sa výkonom. Súčasťou dodávky bola aj analýza kvality elektrickej siete pred inštaláciou meničov a po inštalácii meničov. Porovnaním kvality siete pred nasadením meničov a po nasadení meničov sa dokázalo, že nasadenie meničov s riadeným usmerňovačom zlepšilo THDu v napájacej sieti. Meniče frekvencie sa v tomto prípade chovajú aj ako aktívny filter vyšších harmonických. Vzhľadom na veľké vzdialenosti motorov ventilátorov od umiestnenia meničov boli na výstupy meničov zapojené špeciálne sínusové filtre, ktoré okrem sínusového napätia motorov odstránili aj rušenie do nie veľmi kvalitného uzemnenia – do vodičov PE. Celkový výkon 900 kW je riešený ako decentralizovaný, pomocou 16 ks meničov frekvencie QUATROFREM. Riadenie – otáčková regulácia je zadávaná z centrálneho riadiaceho systému. Pri meničoch je osadený priemyselný komunikačný prevodník MODBUS TCP/RTU typ: M gate MB 3180. Cez komunikáciu sa nielen zadáva žiadaný výkon ventilátorov, ale aj spätné informácia o prevádzkových stavoch meničov a celej sústavy.

Meranie vyšších harmonických (príklad z jedného umiestnenia) Poznámka: Meranie nebolo prevedené pri nominálnom výkone meničov

THDu – napätie v podnikovej elektrickej sieti na vstupe meniča QUATROFREM

THDi – prúd odoberaný meničom QUATROFREM z podnikovej elektrickej siete

Nekonvenčné riešenia pre energetiku riešia budúcnosť

Pri prvých dodávkach kontajnerových riešení FVE – Fuel save pre Afriku so spustením a monitorovaním na diaľku, prebiehali predbežné energetické výpočty na základe známych faktov, že v niektorých oblastiach Afriky je výroba elektriny z diesel generátorov drahá a dosahuje až 1USD/kWh. Afričania vypočítali, že ich náklady na naftu a prevádzku sú 0,4 USD / kWh, pričom často naftu dovážajú zo vzdialených prístavov. Do riešení sme pristupovali s dobrým pocitom a vedomím, že dostaneme elektrickú energiu do oblastí, kde je jej nedostatok a pomôže tunajším obyvateľom viesť kvalitnejší život, a zároveň pomáhame chrániť životné prostredie, keďže usporíme približne 350 barelov nafty mesačne. Výsledky po roku nás prinajmenšom prekvapili. 1 MWp zdroj vyrobí denne priemerne 5000 kWh, teda denne šetrí náklady za naftu vo výške 2 000 USD, mesačne 60 000 USD a návratnosť riešenia je približne dva a pol roka.

Tento fakt a spokojnosť koncového zákazníka sa pretavil v minulom roku do dodávok rozšírenia pôvodných 1 MWp riešení na 1,5 MWp a ďalších. Každá nová dodávka predstavovala špecifické zadanie pre konkrétnu aplikáciu, takže žiadna „sériovka“ sa nekonala, len pri technických zadaniach sa latka dvíhala stále vyššie a vyššie. Či sa jednalo o šetrenie paliva, alebo len zaujímavé technické riešenia kontajnerového klimatizovaného ostrovného systému pre napájanie rádiových vysielačov zo slnečnej energie v Indickom oceáne.

Prečo moderné malé vodné elektrárne „milujú“ MVE CONTROL VONSCH

S pribúdajúcimi riešeniami malých vodných elektrární získali vývojári VONSCH neoceniteľné skúsenosti, ktoré boli použité v nových zaujímavých a netradičných aplikáciách. A to nielen v jednej z najekologickejších a najzaujímavejších malých vodných elektrární  s Archimedovou špirálou s výkonom 90kW na rieke Slaná, ale aj v nedávnych realizáciách na Hornáde a najnovšej na Bebrave.

Realizáciou spomínaných MVE sa potvrdili nasledovné výhody:

  • nízke environmentálne vplyvy na okolitú prírodu, turbína neohrozuje vodné živočíchy
  • nízke náklady na výstavbu elektrárne
  • jednoduchý spôsob čistenia vody od cudzích predmetov
  • široký regulačný rozsah otáčok turbíny
  • vysoká účinnosť elektrárne v širokom rozsahu prietoku vody
  • použitie spoľahlivého asynchrónneho generátora a prevodovky s vysokou účinnosťou
  • regulácia na konštantnú výšku hladiny s algoritmom maximalizácie vyrobeného výkonu
  • riadenie a diagnostika elektrárne pomocou riadiaceho systému Simatic
  • diaľkový dohľad, archivácia a vizualizácia celej elektrárne
  • využitie vodnej hrádze na rekreačné a športové účely
  • použité najmodernejšie 4-kvadrantné meniče v sofistikovanom riešení MVE CONTROL s vysokou účinnosťou a životnosťou podporuje modernosť a dlhovekosť riešeníNajnovšia aplikácia MVE Rybany