GETEC VPP: tworzenie sieci zdecentralizowanych systemów wytwarzania energii


Rynek energii elektrycznej 2.0

GETEC zdigitalizuje i połączy w sieć Twój zdecentralizowany system wytwarzania energii. Zwiększa to sprawność instalacji i przyczynia się do sukcesu rewolucji energetycznej.

Ciągłe zasilanie energią elektryczną dzięki energiom odnawialnym

W przeszłości elastyczni odbiorcy odgrywali podrzędną rolę w systemie dostaw energii elektrycznej, ponieważ po stronie dostaw istniała nadwyżka mocy produkcyjnych finansowana przez odbiorców energii elektrycznej. W ramach rewolucji energetycznej zmieniają się wymagania wobec elastyczności systemu energii elektrycznej.

Podstawowym elementem rynku energii elektrycznej 2.0 jest sygnał cenowy. Wraz z postępującą ekspansją energii odnawialnych coraz ważniejsze staje się elastyczne wykorzystanie instalacji generujących energię i zużywających ją.

W przyszłości dostawy energii elektrycznej w Niemczech będą w coraz większym stopniu uzależnione od energii odnawialnych. Cele wyznaczone przez politykę prowadzą do coraz powszechniejszego zastępowania konwencjonalnych elektrowni odnawialnymi źródłami energii. W okresach dostępności wiatru i nasłonecznienia produkcja energii elektrycznej jest wysoka, w nocy czy w okresach bezwietrznych bardzo niska. Niemniej jednak, niezawodne zasilanie musi być zagwarantowane o każdej porze dnia. W celu zapewnienia stałego zaopatrzenia w energię ze źródeł odnawialnych należy stworzyć alternatywę dla elektrowni konwencjonalnych.

Alternatywne zasilanie z wykorzystaniem wirtualnej elektrowni

Alternatywą jest elektrownia wirtualna, zwana również „Virtual Power Plant” (VPP). VPP jest zespołem, obejmującym

  • operatorów sieci,
  • zdecentralizowane elektrownie,
  • rynek energii elektrycznej,
  • magazynowanie energii oraz
  • odbiorców energii elektrycznej

  

VPP może być zasilana paliwami kopalnymi lub odnawialnymi źródłami energii. Elektrownie fotowoltaiczne, elektrownie wiatrowe lub kogeneratory zasilane biogazem są łączone w zespoły i wspólnie sterowane. Wirtualna elektrownia nie znajduje się w jednym centralnym miejscu, więc zasilanie nie jest już uzależnione od elektrowni stacjonarnej. Komunikacja pomiędzy poszczególnymi systemami odbywa się za pomocą platformy cyfrowej. Indywidualni producenci energii elektrycznej, operatorzy sieci i odbiorcy energii elektrycznej mogą w ten sposób komunikować się ze sobą w czasie rzeczywistym. Wirtualna elektrownia łączy wytwarzanie energii elektrycznej z poszczególnych elektrowni lub zapotrzebowanie poszczególnych odbiorców i odpowiednio dostarcza lub pobiera energię elektryczną do lub z publicznej sieci energetycznej.

To, co na pierwszy rzut oka wydaje się być prostą i zrozumiałą zasadą, jest jednak skomplikowane i trudne do wdrożenia. Jak każda duża elektrownia, wirtualna elektrownia jest kluczowym elementem europejskiego krajobrazu dostaw. Należy zawsze zapewnić stabilność sieci.

  

Zasada działania i konstrukcja wirtualnej elektrowni

Połączenie poszczególnych instalacji wymaga skomplikowanego i dobrze zaplanowanego systemu komunikacyjnego, pozwalającym dokładnie określić, ile energii elektrycznej ma być doprowadzane lub pobierane w danym momencie. Taki monitoring wymaga systemu sterowania, który umożliwia monitorowanie i sterowanie w czasie rzeczywistym dla każdej instalacji. Ważna jest przy tym dokładna rejestracja danych dotyczących odbiorców były w czasie, ich analiza i inteligentna wzajemna komunikacja wszystkich uczestników systemu.

Podstawą w technologii telekontroli jest znormalizowana platforma transmisji danych i formaty danych, za pomocą których można przełączać, kontrolować i monitorować procesy. Niezawodne przesyłanie danych ma ogromne znaczenie, ponieważ wahaniom ulega nie tylko dzienne zużycie energii elektrycznej ulega wahaniom, lecz także jej wytwarzanie z odnawialnych źródeł energii (wiatr i słońce). W tym kontekście należy również uwzględnić modele meteorologiczne w celu poprawy prognoz zapotrzebowania i produkcji.

Inteligentne systemy są potrzebne, aby skompensować wahania w wytwarzaniu i zapotrzebowaniu oraz aby uniknąć wąskich gardeł lub przeciążenia sieci elektrycznej. Za pomocą tych inteligentnych systemów wszystkie elementy wirtualnej elektrowni, takie jak

  • źródła energii,
  • instalacje wytwarzające energię elektryczną,
  • akumulatory energii,
  • odbiorcy oraz
  • zasoby operacyjne sieci

są ze sobą inteligentnie połączone w sieć (Smart Grid).

Do podłączenia instalacji do wirtualnej elektrowni wymagany jest punkt przyłączeniowy. Za pośrednictwem tego łącza dane są przesyłane co minutę do wirtualnej elektrowni i jednocześnie zapewnianie jest sterowanie danej instalacji. Istnieje dwukierunkowe połączenie z jednostką zdecentralizowaną, do której dane są przesyłane przewodowo lub za pomocą technologii radiowej.

W celu integracji zdecentralizowanych instalacji wytwórczych z wirtualną elektrownią muszą być spełnione pewne wymagania. Standardem sterowania poprzez dyspozytornię jest format „VHPready” (Virtual Heat and Power Ready). Za pomocą tego standardu komunikacji możliwe jest lepsze i bardziej inteligentne sterowanie wirtualną elektrownią. Ponadto interfejsy do systemu sterowania muszą być znormalizowane i posiadać jednolity status oprogramowania. Szczególne znaczenie ma nie tylko komunikacja w obrębie wirtualnej elektrowni, ale również zwiększone wymagania w zakresie bezpieczeństwa całego systemu energetycznego w celu ochrony przed nieuprawnionym dostępem osób trzecich.


Producenci i magazynowanie

Kogeneratory mogą być konwencjonalnie zasilane gazem ziemnym lub olejem opałowym albo regeneracyjnie olejem roślinnym, biogazem, biometanem lub innymi surowcami odnawialnymi. Poprzez połączenie w sieć z wirtualną elektrownią, kogenerator może generować dodatkowe zyski poprzez marketing energii bilansującej. Przy dostarczaniu „dodatniej” lub poborze „ujemnej” mocy bilansującej kogenerator jest włączany lub wyłączany, aby zapobiec awarii sieci elektrycznej z powodu braku równowagi w wytwarzaniu i zużyciu energii.

Awaryjne agregaty prądotwórcze są stosowane są w wielu dziedzinach, jak na przykład

  • centra obliczeniowe,
  • obiekty medyczne lub
  • banki

dla zapewnienia zasilania w sytuacjach awaryjnych. W kluczowych momentach nieoczekiwanej awarii zasilania muszą one dostarczyć pełną moc w ciągu kilku sekund. Ponieważ jednak przez większą część czasu nie są one wykorzystywane, ich możliwości nie są optymalnie wykorzystywane. Rozwiązanie takiej sytuacji oferują wirtualne elektrownie: awaryjne agregaty prądotwórcze są zintegrowane w wirtualnej elektrowni i w ten sposób uczestniczą w rynku usług bilansowania mocy. Jeżeli zużycie energii elektrycznej jest zbyt wysokie w porównaniu z jej produkcją, należy wytworzyć dodatkową energię elektryczną, aby zapewnić stabilność sieci. Awaryjny agregat prądotwórczy podłączony do rynku usług bilansowania mocy wytwarza tę energię w tym okresie i stabilizuje sieć. Udostępnianie energii elektrycznej na rynku usług bilansowania mocy generuje dodatkowe dochody. Dyspozytornia zapewnia, że system jest zawsze w pełni sprawny i gotowy do pracy.

Ogniwo paliwowe przetwarza energię chemiczną paliwa (np. wodoru lub metanolu) za pomocą anody i katody na energię elektryczną i gorącą wodę. Jest to „spalanie” (utlenianie) bez płomienia. Ogniwo paliwowe jest zatem bardzo wydajnym i przyjaznym dla środowiska producentem energii elektrycznej. Ponieważ duża część energii chemicznej może zostać przekształcona w energię elektryczną, sprawność elektryczna jest wyższa niż w przypadku konwencjonalnych procesów termicznych. Ogniwo paliwowe jest więc również interesującym elementem dla rewolucji energetycznej i dla wirtualnej elektrowni. Pomimo wysokiej sprawności elektrycznej, absolutna moc elektryczna ogniwa paliwowego jest raczej niska. Ogniwa paliwowe są zatem stosowane głównie jako „grzejniki generujące energię elektryczną” w budynkach mieszkalnych.

Pompy ciepła są idealne do stosowania w wirtualnych elektrowniach, ponieważ mogą one przekształcać nadmiar energii elektrycznej w ciepło, które jest łatwe do magazynowania w porównaniu z energią elektryczną. W czasach, gdy farmy wiatrowe i systemy fotowoltaiczne wytwarzają nadmiar energii elektrycznej, może być ona inteligentnie wykorzystana przez pompę ciepła.


Reakcja na zapotrzebowanie

Reakcja na zapotrzebowanie oznacza elastyczny tryb pracy dla wytwórców i odbiorców, oparty na sygnałach z rynku energii elektrycznej. Dostawy energii elektrycznej z odnawialnych źródeł energii podlegają silnym wahaniom, co powoduje wzrost zapotrzebowania na moc bilansującą i energię bilansującą. Rozwój odnawialnych źródeł energii sprawia, że coraz ważniejsze staje się elastyczne wykorzystanie instalacji wytwórczych i odbiorców. Reakcja na zapotrzebowanie automatycznie przeciwdziała wahaniom w sieci poprzez włączanie i wyłączanie instalacji wytwórczych. Sieć energetyczna jest ustabilizowana i zagwarantowany jest wysoki poziom bezpieczeństwa dostaw. Następuje reakcja na potrzeby rynku energii elektrycznej w czasie rzeczywistym, umożliwiająca równocześnie wygenerowanie atrakcyjnych przychodów dodatkowych.

Pierwotna i wtórna moc bilansująca

Aby utrzymać stabilną częstotliwość sieci energetycznej na poziomie 50,00 Hz, zasadnicze znaczenie ma pierwotna i wtórna moc bilansująca. Podstawowa moc bilansująca powinna być w pełni dostępna w ciągu pierwszych 30 sekund po pojawieniu się odpowiedniego żądania, stanowiąc tym samym pierwszy stopień mechanizmu stabilizacji. Drugim stopniem jest wtórna moc bilansująca, która musi być dostępna najpóźniej po pięciu minutach. Trzeciorzędowa moc bilansująca (również rezerwa minutowa) musi być dostępna najpóźniej po 15 minutach. W zależności od wymagań, pierwotna i wtórna moc bilansująca musi kompensować wahania o zmiennej intensywności.

Ekonomia: sprzedaż energii elektrycznej bez ryzyka

Wirtualna elektrownia oferuje szeroki wachlarz możliwych zastosowań. Zawsze niezbędnym elementem są przy tym inteligentny proces i technologia sterowania. Systemy muszą być w stanie natychmiast reagować na najmniejsze zmiany na rynku. Istnieją dwa sposoby elastycznej sprzedaży energii elektrycznej wytworzonej ze źródeł odnawialnych:

  • marketing bezpośredni we własnym zakresie (model premii rynkowej) lub
  • prawnie usankcjonowane wynagrodzenie przez operatora sieci zobowiązanego do zakupu.

Premia rynkowa i model premii rynkowej służą promocji bezpośredniego wprowadzania do obrotu energii elektrycznej z odnawialnych źródeł energii. W marketingu bezpośrednim wytwarzana energia elektryczna jest sprzedawana bezpośrednio klientowi. Operator sieci jest wyłączony ze zwykłego cyklu handlowego, w którym energia elektryczna jest zazwyczaj przesyłana do odbiorcy. Operatorzy elektrowni nie otrzymują wynagrodzenia na podstawie niemieckiej ustawy o energiach odnawialnych EEG, lecz za pośrednictwem modelu premii rynkowej. Te premie mają zachęcać operatora elektrowni do wprowadzania energii elektrycznej do sieci w zależności od zapotrzebowania. Energia elektryczna jest sprzedawana na giełdzie energii elektrycznej, a operatorzy są wynagradzani po regularnej cenie rynkowej. Cena ta jest zwykle znacznie niższa od taryfy gwarantowanej w ramach niemieckiej ustawy o energiach odnawialnych EEG. Wynikająca stąd różnica na niekorzyść operatora elektrowni jest równoważona przez premię rynkową. Ponadto operatorzy elektrowni mogą uczestniczyć w rynku usług bilansowania mocy i generować dodatkowe dochody.


W przypadku sprzedaży energii elektrycznej operatorowi sieci zgodnie z ustawą o odnawialnych źródłach energii (EEG) za pośrednictwem taryfy ustawowej, operator elektrowni otrzymuje zawsze wysoką taryfę za sprzedawaną energię elektryczną. „Zielona energia elektryczna” jest odbierana i opłacana przez odpowiedzialnego operatora sieci. Wynagrodzenie to jest znacznie wyższe od normalnej ceny rynkowej. Różnica między ceną rynkową a wynagrodzeniem jest przenoszona na konsumentów końcowych za pośrednictwem opłaty z tytułu niemieckiej ustawy o energiach odnawialnych EEG. Operatorzy sieci co roku uzgadniają wysokość tej opłaty. Operator elektrowni może sam zdecydować, czy chce, aby jego energia elektryczna była wynagradzana w ramach ustawy EEG, czy też chce ją sprzedawać bezpośrednio na rynku. Średnioterminowym życzeniem prawodawcy jest obowiązek bezpośredniego wprowadzania do obrotu lub zaspokajania własnych potrzeb dla całej energii elektrycznej z elektrowni wykorzystujących energię odnawialną.

Żyjemy w partnerstwie
Znajdź swoją osobę do kontaktów.

Za sprawą około 30 oddziałów w Niemczech i Europie jesteśmy zawsze blisko klienta.
Zapraszamy do kontaktu. Jesteśmy do Państwa dyspozycji.

Szukasz kontaktu w swojej okolicy?
Po prostu wprowadź kod pocztowy.
Karte wird geladen...