Smart Grid Mikrogrid

7/24/2019 Smart Grid Mikrogrid

1/30

A Smart Gridjellemzi

tmaismertetslaboratriumi gyakorlathoz

V1.0

sszelltotta: dr. Kdr Pter

budai EgyetemKVK Villamosenergetikai Intzet

Budapest, 20102014.


2/30

A Smart Grid 2010.februr

2

Tartalom

1 TERMINOLGIA............................................................... ............................................................. 3

2

KIHVSOK AZ EDDIGI TECHNOLGIVAL SZEMBEN ................................................... 5

3 MEGOLDSOK KERESSE A VILGBAN............................................................................... 7

3.1 SMART-ENERGY-ALLIANCE.......................................................... ................................................... 7

3.2 SAN DIEGO SMART GRID STUDY............................................................ ........................................ 73.2.1 Fogyaszts cskkentsi program..................................................................... ..................... 8

3.3 GRID 2030VISION................................................................................................................. .......... 9

4 SMART GRID DEFINCIK ....................................................................................... ................ 10

4.1 KEMA ......................................................... ................................................................. ................ 11

4.2 MODERN GRID INITIATIVE DEFINCI................................................................ ........................... 12

4.3 INTELLIGENS HLZATI STRUKTRA.................................................................................... ........ 124.3.1 Rendszer szint .......................................................... ........................................................... 12

4.3.2

Helyi- krzeti szint...................................................................................................... ........ 13

5 A SMART EVOLCI..................................................... ............................................................ 16

5.1 SGRID ......................................................... ................................................................. ................ 17

5.2 MGRID ....................................................................................... ................................................. 17

5.3 VGRID->SMARTGRID ........................................................... ................................................. 17

6 ESZKZK, AMELYEK RSZT VEHETNEK A HAZAI J TPUSEGYTTMKDSBEN..................................................................... ................................................. 22

7 MELLKLET........................................................... .............................................................. ........ 24

7.1 ASMART GRID RENDSZEREKBEN ALKALMAZOTT KSZLKEK ISMERTETSE..................... ........ 24

7.1.1 Termel egysgek.............................................................. ................................................. 24

7.1.2

Villamosenergia trols.................................................... ................................................. 267.1.3 Inverterek ................................................................ ............................................................ 28

7.2 CHP(KOGENERCI) ........................................................ ........................................................... 28


3/30


3

1 Terminolgia

Rvidts JelentsAB Assembly Bill

AC Alternating CurrentACSS/TW Aluminum Conductor Steel Supported Trapezoidal Wire

ACCR Aluminum Conductor Composite Reinforced

ACCC Aluminum Conductor Composite Core

ACSR Aluminum Conductor Steel Reinforced

AGC Advanced Grid Components

AI Artificial Intelligence

AMI Advanced Metering Infrastructure

AMR Automated Meter ReadingBPL Broadband over Powerline

BUG Backup Generator

C&I Commercial and IndustrialCapEx Capital Expenditure

CAISO California Independent System Operator

CBM Condition Based Maintenance

CEC California Energy Commission

CPUC California Public Utility Commission

CT Current Transformer

DER Distributed Energy Resource

DG Distributed Generation

DOE US Department of Energy

DR Demand Response

DSTATCOM Distributed Static Shunt Compensator (S&C Electric)D-VAR Distributed Static Shunt Compensator (American Superconductor)

EPRI Electric Power Research Institute

EPACT Energy Policy Act

FACTS Flexible AC Transmission System

FCL Fault Current Limiter

GaN Gallium Nitride

GaAs Gallium Arsenide

GDP Gross Domestic Product

GFA Grid Friendly Appliances

GHz Gigahertz

GIS Geographical Information System

HMI Human Machine Interface

HTS High Temperature Superconductor

HVAC Heating, Ventilation and Air Conditioning

HVDC High Voltage Direct Current

IED Intelligent Electronic Device

IC Integrated Communications

ICT Information and Communication Technology

IEEE Institute of Electrical and Electronics Engineers

IED Intelligent Electroninc Devices

II Improvement Initiative

IGBT Insulated Gate Bi-polar Transistors

IRD Intelligent Radio DevicesIRR Internal Rate of Retrun


4/30


4

ISP Internet Service Providers

KTA Key Technology Area

kW kilowatt

kWh kilowatt-hour

LMP Locational Marginal Pricing

LVDC Low Voltage Direct CurrentMGI Modern Grid Initiative

MRTU Market Redesign and Technology Upgrade

MW Megawatt

NaS Sodium Sulfur

NPV Net Present Value

O&M Operation and Maintenance

OMS Outage Management System

OpEx Operational Expenditure

PF Power Factor

PMU Phasor Measurement Unit

PT Potential Transformer

PQ Power Quality

R&D Research and Development

RD&D Research, Development and Demonstration

RTO Regional Transmission Organization

SCADA Supervisory Control and Data Acquisition

SiC Silicon Carbide

SONET Synchronous Optical Network

SMES Superconducting Magnetic Energy Storage

SVC Static VAR Compensator

STATCOM Static Shunt Compensator (a FACTS device)

TSFM Transmission Fast Simulation and Modeling

VRB Vanadium Redox flow BateriesWC Wild Card

YBCO Ytrium Boron Copper Oxide


5/30


5

2 Kihvsok az eddigi technolgival szemben

A napjainkra kialakult villamosenergia-rendszerek szerte a vilgon centralizltszervezsek. Ez vonatkozik a hossz tv fejlesztsre, tervezsre s zemeltetsre, de anagyobb tvolsg kereskedelmi szlltsok is kzpontostott platformon keresztl

bonyoldnak. A nagy hlzatrszek egyttes kezelse szksges az alap -energiaelltshoz, de ekzben nehz gazdasgosan kezelni a loklis adottsgokat/ignyeketfknt a Distributed Generation (DG elosztott termels) s RENewable energysources (REN megjul energiaforrsok) terletn. Magyarorszgi pldakntemlthetjk a gzmotorok illetve szlermvek problms helyzett a nagyenergiarendszerben. Emellett hatvnyozottanproblmt jelent a szndioxid kibocsts, arendszerek elregedse s a termeli- s szlltsi kapacits hinyis.

A villamosenergia hlzatokon megindult kereskedelem szintn szemlletvltst kvn

az zemelkszts s az zemvitel gyakorlatban. Az a villamosenergia elltsi elv,hogy nhny nagy ermben megtermeljk a szksges villamos energit, s azttovbbtjuk a fogyasztkhoz mra idejtmltnak s bizonyos esetekbengazdasgtalannak bizonyult, ugyanis vilgszerte egyre jelentsebb a DG s RENrszesedse a villamosenergia termelsbl.

A DG s REN energiatermels elterjedse, a hagyomnyos ermvi s hlzatistruktra, valamint a villamosenergia kereskedelem egyre nagyobb trnyerse arendszerirnyt munkjt tbb ponton is nehezti, melyek kzl a fontosabbak akvetkezk: A bevethet szablyozsi tartalkok nem mindig elegendek

A hlzatfejleszts intenzitsa s ezzel az zembiztonsg is cskken A pillanatnyi kereskedelmi ignyek a kiegyenslyozott zemvitelt neheztik Adott rgik nellt kpessge igen csekly A jelen trendekkel a fenntarthat fejlds nem biztosthat Az alapveten kedvez kapcsolt termels jelentsen szkti a jtkteret A helyzetet tovbb rontja a szlermvek megjelense A hatrkeresztez kapacitsok korltozzk a kereskedelmet

A villamosenergia-rendszerrel kapcsolatban lv mindegyik szerepl rdeke, hogy ajelenlegi kedveztlen tendencik ne folytatdjanak, hovatovbb megforduljanak. Ajelenlegi energetikai problmkra adhat vlaszok kzl az extenzv megolds az

elsdleges, amelyben a jelenlegi struktra bvtsvel enyhthetek a napi gondok(termeli-, szllti- s troz kapacitsok bvtse).

A msik klasszikus vlasz az energiafelhasznls hatkonysgnak nvelse, amelyben-br szlettek lpsek- mg szmos tartalk rejlik.

Szksges az olyan j elltsi struktrk vizsglata, amely az elz kt lehetsgmellett loklisan ad megoldsokat a globlis problmkra. Pl. j tpus kisenergiatermel kapacitsok rendszerbe kapcsolsa (pl. hztartsi mikro kapcsoltenergiatermel berendezsek, stb.). Mindekzben lehetsg addik arra, hogy azalternatv energiaforrsok is versenykpesen termeljenek, mikzben a fogyaszt(s)ok

egy rsze energiatudatosan, a rendszer szmra kedvezen, intelligensen viselkedik.


6/30


6

A Microgrid koncepci tbb vtizede ismert, lnyege, hogy a (kisebb) villamosenergiatermelk s fogyasztk egy alacsonyabb szinten integrlt s szablyozott egysgetalkotnak, a nagy villamosenergia-rendszer (VER) irnyts fel csak egy szablyozott(menetrendes) termeli/fogyaszti csompontknt lpnek fel. A Smart Grid lnyegbenaz a Virtulis Microgrid, amelyet a vilg energetikai trendje acceptlt s fejleszt.

Ezltal: A VER rendszerirnyts nem aprzdik szt A VER irnyts fel kedvezbb mszaki paramtereket kpviselnek

(tervezhetsg) Gazdasgos(abb)an lehet a vilgban jelenleg terjed kis egysgteljestmny

energiatermel egysgeket integrlni (mikroturbina, tzelanyag cella, stb.) A loklis energiatermelsi adottsgok jobban illeszthetk a loklis felhasznlsi

ignyekhez A korszer ICT alkalmazsval a loklis szablyozs, arendszerirnytval val

kapcsolattarts s a kszlkek intelligencija is nvekszik.

A smart Grid technolgit a vilgban nem mint csapst, hanem mint a technikai fejldsirnynak, a nvekv energiagondok egyikmrskljnek tekintik.

A hagyomnyos s a jvbeli struktra1

1K. Mauch: Smart Grid Technology Oveview alapjn


7/30


7

3 Megoldsok keresse a vilgban

Az elz fejezetben emltett problmk vilgmretekben getek, s ezek megoldsraelszr Amerika, majd az Eurpai Uni tett lpseket.

3.1 Smart-energy-alliance

A Capgemini, Cisco, GE Energy, Intel, HP s Oracle cgek 2006-ban megalaktottk aSmart Energy Alliance (SEA)2 egyttmkdst, melyben a korszer hlzatoktmogatst tztk ki clul. A kvetkez tmkban lpnek fel kzsen:

Stratgiai mrsek Smart mrs a vzmveknl Smart mrsek avillamos- s gz hlzatokon A fogyasztkkal trtn egyttmkds a fogyasztsbefolysolsa cljbl

Megjul energik felhasznlsa

A kvetkez megoldsokat knljk az eloszthlzati zemeltetk rszre: Distribution Roadmap Workshop: oktatsi sorozat a munkatrsak kpzsre Smart Metering Solution: sajt intelligens, ktirny kommunikcival

rendelkez mrrendszert fejlesztenek ki Workforce Management Solution: a hlzatfejlesztsi/hibaelhrtsi munkaer

optimlis irnytshoz javasolt megolds Forecasting Solution: terhelsbecslsi megolds Distribution SCADA Solution: az intelligens hlzati kszlkekkel

egyttmkd felgyeleti s zemirnyt rendszer IP to the Field Solution: IP alap, tbbcl kommunikci a hlzaton

3.2 San Diego Smart Grid Study3

Az Energy Policy Iniciatives center (EPIC) rszre 2006-ban kszlt egy tanulmny,amely San Diego (USA) vros s krnyezetben lv eloszthlzat Smart irnybantrtn fejlesztsi stratgijt hatrozza meg.

A Smart gridet a kvetkezkppen definiljk: Idejekorn felismerik a hlzati problmkat, mg mieltt zavart okoznnak A hagyomnyos vdelmek csak a legutols esetben lpnek mkdsbe, a

megelzsre fektetik a hangslyt Loklisan is vlaszokat ad a rendszerszint problmkra Kiterjedten mr, gyorsan kommunikl, diagnosztizl, a gyors

rendszerstabilizcira trekszik Adaptv vdelmeket tartalmaz Rekonfigurl, feszltsgprofilt automatikusan vltoztat A kisfogyasztkkal s elosztott termelkkel kommunikl

2http://www.smart-energy-alliance.com

3

San Diego Smart Grid Study; Final ReportPrepared by the SAIC Smart Grid Team; San Diego, USA,October 2006


8/30


8

Fejlett megjelentssel tmogatja a diszpcsereket

A Smard Gridek a kvetkez jtkony hatsokkal brnak: Az llapotfgg karbantartssal, az automatizlssal, az njavt-

tkonfigurlssal, a kszlkek jobb kihasznlsval kltsgmegtakarts rhet

el Kevesebb a hlzati zavar s kiess Gyorsabb helyrellts zemzavar utn Nagyobb elltsbiztonsg Jobb on-line felgyelet Jobb energia minsg A fogyaszt tevkenyen rszt vehet a sajt energia-menedzsmentjben Az irnytrendszerek s automatikk plug and play jellegeklesznek

A kltsgcskkentst a kvetkezktl vrjk: Kisebb congestion kltsgek

Kisebb black-out valsznsg Kevesebb megelz jelleg kikapcsols Rvidebb helyrelltsi id Cskkentett cscs igny Az elosztott termelkapacitsok beintegrlsa Nagyobb ellenll kpessg tmadsok vagy termszeti csapsok esetn Jobb energiaminsg Hozzjrul az ltalnos foglalkoztatottsghoz, nveli a GDP-t Befektetket vonz az ipargba

Cskken a fizetend ad mrtke a knyvelt amortizci nvekedse miatt Krnyezetkmls a kszlkek jobb kihasznlsa ltal

Egy teljes mrtkben integrlt Smart Grid a kvetkez jellemzkkel br: ngygyt kpessg(zemzavar utni helyrellts) A fogyasztkat aktvan bevonja a hlzat zemeltets-be Kls nem kvnt hatsoknak jobban ellenll Jobb, folyamatosabb energiaminsg Magbafogad klnbz termelsi mdozatokat Illeszkedik a villamosenegia-piachoz

Optimalizlja a kszlkek kihasznltsgt, karbantartst

3.2.1 Fogyaszts cskkentsi program

A Smart hlzatoknak a fogyaszti egyttmkdsben is fontos szerepe van, mivelsegtsgkkelelrhet, hogy az aktulisrendszerterhels a lehet legjobban illeszkedjena pillanatnyi (termelsi s szlltsi) lehetsgekhez. Ezt az adaptv fogyasztst tbbekkztt a ktirny kommunikcival elltott smart eszkzk biztosthatjk.


9/30


9

3.3 Grid 2030 vision4

2003 prilisban az amerikai villamosipar 65 jelents kpviselje sszelt, hogy a jvvillamosenergiaszolgltatsrl, de leginkbb hlzatrl beszljenek. Gyakorlatilag ateljes ipar kpviseltette magt, kztk kszlkgyrtk, llami szervezetek,rdekkpviseletek, IT cgek, kutat intzetek s egyetemek.

Problmk: A jelen hlzat tlterhelt, elregedett, rossz hatkonysg, nem fenntarthat a

XIX. szzadban. Az ellts kockzatai akzeljvben nvekedni fognak a nvekv ignyek s az

elmaradt beruhzsok miatt. A szablyozs, klnsen a piaci szablyozs mg nem kielgt A sok gretesprimer ersram technolgia (j vezetkek, trolk, smart

alkalmazsok, hlzati intelligencia, stb.) segtenek a torldsok feloldsban, az

ellts minsgnek fenntartsban. A telekommunikci mr szmos ipargat forradalmastott, most az

energiaszektor van soron. A mikroprocesszorok milliit ptik be klnbzsmart alkalmazsokba (pl. grid friendly appliance controller hlzatbartkszlkvezrl htszekrnyek szmra)

Az j tvvezetkek ptse egyre nagyobb nehzsgekbe tkzik

A technolgia egyik fele rendelkezsre ll, de a szupravezets s ene rgiatrol eszkzk, CCT,REN, DG, CHP kutatst fel kell gyorstani a nukleris fejlesztsek mellett.

Igen fontos a trvnyiszablyozs stabilitsa, a stabil befekteti krnyezet

A beruhzsok hossz tvak, a mai technolginak akr 40 vig zemelnikkell A kvetkez vek fejlesztst egy nemzeti szint fejlesztsi terv keretben

clszer vgezni Foglalkozni kell a nukleris, szn alap, hidrognes technolgikkal is a

megjulk mellett

Fontos megllaptsokat tettek a DSM-re vonatkozan is. Mint ismeretes, a vlgy/cscsarny 55%, s ennek kisimtsa az egyik legnagyobb kihvs. A megolds azenergiatrols, a fogyaszts idbeli eltolsa, az elosztott termels, a lgkezelkszablyozsa. A Deamand Side Management (DSM), illetve a megfelel DemandResponse Activity (DRA fogyaszti egyttmkds)-tl mintegy 85 300 milliUSD megtakartst vrnak.

4Grid 2030 A National Vision for Electricitys Second 100 Years, DOE 2003


10/30


10

4 Smart Grid defincik

A Smart Grid fogalomra nem ltezik zrt, egyrtelm definci. Mindemellett tbbdefincit ttekintve azt mondhatjuk, hogy

Smart Gridnek nevezzk azt az intelligens hlzati egyttmkdst, ahol az

ellts jobb minsgrt s a rendelkez erforrsok jobb kihasznlsrt a

korszer elektronikai, elektromos s ICT technolgit hasznljuk fel nagy

mennyisgben.


11/30


11

A hagyomnyos s ITC technolgia tallkozsa5

A kvetkezkben nhny defincit mutatunk be.

4.1 KEMA

Egy Smart Grid defincia KEMtl:6 Intelligens

Jvbe mutat, mg nemigen ltezik A szolgltatnak is t kell hozz alakulnia A fogyaszt aktvan rszt vesz benne Minden termelst magra vesz, nem vlogat j termkek, piac ngygyt Kevsb srlkeny Fenntarthat

Mirt kell a Smart Grid? Mi a motivci? reged hlzat, rossz korfa, terjed digitlis technolgia reged erm park, minden jhet, ami teljestmny reged szemlyzet Befekteti trend, gyors ROI, ROE CO2kibocsts cskkents Amerikai trvnykezs trvnybe iktatta (EISA 2007: Title XIII-Smart Grid)

A villamosipari KEMA tancsadcg egy msik elads keretben az albbi rtelembenhasznlta a Smart Grid kifejezst:7

5EPRI 2005

6Dr. Robert Wilhite, KEMA consulting: The Smart Grid vision for a Smarter Planet elads alapjn


12/30


12

A digitlis technolgia tszvi az energiaszllts minden rszlett Lehetsget teremt az elosztott termels integrcijra Optimalizlja a hlzatot A hlzat njavt, megbzhat, biztonsgosabb, jobb hatsfok lesz, mikzben

a fogyasztis energiatudatoss vlik. Mindez hozzjrula fenntarthatsghoz, krnyezetvdelemhez

4.2Modern Grid Initiative definci8

Szmos termelsi mdot magba fogad A fogyasztt az egyttmkdsre sarkallja az energiatudatossgban,

energiamenedzsmentben

ngygyt hlzat Kls tmadsoknak jobban ellenll Kedvez a minsgi energiaszolgltatsnak

Az on-line kereskedshez vals adatokat szolgltat Optimalizlja a berendezsek zemt, karbantartst, kltsgeit

4.3Intelligens hlzati struktra

A hlzati intelligencival kapcsolatban fel szokott merlni: Sok rzkel Autonmmkds Sok beavatkoz szerv Flexibilits

Az intelligencit tbb szinten is vizsglhatjuk:

4.3.1 Rendszer szint

Az energiaelltsi technolgik zme mr vszzadnyi kor, de az irnytstechnikaipaletta az utbbi idben szmos mestersges intelligencia (AI) eszkzzel bvlt:9

- Vszjelzs szrs s feldolgozs- Hibaanalzis s kszlkdiagnosztika 10- Rendszer helyrellts- Biztonsgi szmtsok, kontingencia analzis- Terhels- s termels elrejelzs- Terhels s termels tervezs- Villamosenergia piaci rendszerek- Diszpcseri szimultorok- Optimalizcis technikk 11- Karbantarts szervezs

7Smarter Grids for California and the Planet - KEMAs Perspective and Observations; CEC Workshop

on Defining the Pathway to the California Smart Grid of 2020; Sacramento CA, August 5, 20088Modern Grid Initiative, National Energy Technology Laboratory, USA

9Z. A. Vale, Intelligent Power System in Wiley Encyclopaedia on Computer and Software Engineering

10

I. Szn, Transformer Diagnostics,Hungarian Electrotechnical Association53th Conference,Szeged,August 23-25. 2006.11

O. Geyrisman, Optimum distribution switching in TD World September, 2007, p 46.


13/30


13

- Dntstmogat rendszerek, stb.

A deregullt piaci krnyezetben jabb intelligens funkcikat fejlesztettek:- Tzsdei ajnlatttelt tmogat eszkzk- relrejelzs

- Congestion (torlds) kezels- Portfoli kezels- Piaci folyamatok elrejelzse

A funkcik megvalstshoz klnbz intelligens technikkat alkalmaznak:- Mestersges neurlis hlzatok (Artificial Neural Networks ANN)- Fuzzy halmazok- Szakrti rendszerek- Multi agent systems- Constraint programming- Mintailleszts, stb.

Mindezen funkcik a jl mkd adatgyjt felgyel rendszer (SCADA) kiptstfelttelezik.

4.3.2 Helyi- krzeti szintAz Intelligens Energia s Smart Grid fogalmak kis helyi fogyasztk s termelkalacsony szint aggregcijt jelentik. Ezek a kszlkek tipikusan a megjul selosztott termel berendezsek, mint a mikroturbina, napelem, szlturbina, vagy mint azintelligens, nszablyoz terhelsek, mint pl. a lgkezelk, szrtk, htberendezsek,vagy akr a kenyrst gp. Ezek a rszhlzatok, virtulis mikrogridek mint intelligenshlzatrszek kpesek egyttmkdni a nagy hlzattal.

Fogyasztsi oldalon ennek ellenre vtizedek ta csak a HKV-t hasznljk, ami egydurva, loklis szinten intelligensnek nem mondhat tvkapcsolsi lehetsg, amely amaga korltain bell hasznosan s megbzhatan mkdik.

Fogyaszti oldalon kt csoport tehet intelligenss:- Kzpmret koncentrlt fogyasztk, mint pl. a bevsrlkzpontok,

irodatornyok, lakparkok, a maguk 0,5-3 MW-os terhelsvel, illetve- Kislptk fogyasztk, tipikusan a hztartsok 3-20 kW-os cscsterhelssel. Egy

hztarts nem szmottev, de tbbszzezer mr ezer MW-os nagysgrendbeesik. Ezrt rdemes ezzel foglakozni.


14/30


14

Intelligens hlzat12

Smart hlzat13

12IEA, Vigotti

13Global Environmental Fund


15/30


15

A hagyomnyos s Smart hlzat sszehasonltsa14

20. szzadi hlzat 21. szzadi hlzatElektromechanikus Digitlis

Egyirny kommunikci Ktirny kommunikciKzponti termels Elosztott termelsSugaras hlzat Hurkolt hlzatKevs rzkel Szmos rzkel s monitoroz

berendezsvakon mkdik nmagt monitorozzaKzi helyrellts Helyrelltsi automatizmusok mkdnekA hibknak s kiesseknek ki vanszolgltatva

Adaptv, szigeteket kpezhet

Kzi kszlk ellenrzs Folyamatos tvmonitorozs

Diszpcseri dntsek szakemberek ltal Dntstmogat rendszerek segtik adiszpcsereketAz ramlsokat nemigen befolysoljk Aktv ramlskontrolKorltozott rinformcik Teljes aktulis rinformcikA fogyasztnak kevs a vlasztsilehetsge

Sok fogyaszti lehetsg

Egy msik sszehasonlts a kt vgletrl:

20. szzadi hlzat 21. szzadi hlzat Koncentrlt termels

Egyre nvekv hlzat Keresletet kvet Merev fogyasztsi szerkezet Profitvezrelt Krnyezetkrost Nem fenntarthat

Elosztott termels

Megjul termels Knlatot figyelembe vev Flexibilis fogyasztsi szerkezet Felelssg vllal Krnyezetkml Fenntarthat

14The Emerging Smart Grid, Centre for Smart Energy, October 2005


16/30


16

5 A Smart evolci

A villamos energia ellts s a trsadalmi fejlds kztt egy rdekes prhuzamo tllthatunk fel. Ahogy mra a globalizci mellett ismt megjelentek a loklis civilkezdemnyezsek, gy az egyre nvekv hlzati integrci is kitermelte amikrogridek, ill. loklisan szablyozhat Smart Gridek ignyt.

Villamosenergia ellts Trsadalmi analgia

Loklisvillanytelepek skzssgOrszgos kiterjeds hlzatok helyi kultrk

Nemzetkzi kisegt kapcsolatok cserekereskedelemNagy tvolsg kereskedelem selyemtKontinensre kiterjed rendszerek vilgbirodalmakElosztott termels civil kezdemnyezs

Loklisellt rendszerek helyi autonmik

A helyi termelstl a nemzetkzi energiarendszerekig

A villamos energia jtknak szmos szereplje van: Termelk Szlltk/Elosztk Rendszerirnyt Szomszdos rendszerek Szablyoz hatsgok Mszaki oktats/kutats/fejleszts Krnyezetvdk

Nagyfogyasztk Kisfogyasztk, stb.


17/30


17

Hossz tv egyensly csak az sszes szerepl megegyezsvel tarthat fenn, azaz pl. aSmat Grid jelensget is rdemes megrteni s tevkenyen rszt vllalni benne mindenszereplnek, mintsem pillanatnyi rdekbl ellenllni.

A Smart Grideket topolgiailag a mikrogridbl is szrmaztathatjuk:

5.1 SGRID

Fizikailag lehatrolt klasszikus microgrid(Simple Grid)

Jellemzi: Izollt/izollhat hurkolt hlzatrsz A sajt termels s fogyaszts egy nagysgrendbe esik Csak a bels termelsi tbblet/hiny folyik a nagyfeszltsghlzaton Minimlis bels koordinci Kzpfeszltsg Microgrid hlzat

Lehetsges bels tarifa rendszer

5.2 MGRID

Fizikailag lehatrolt microgrid belskoordincival(MicroGrid)

Jellemzi: Izollt/izollhat hurkolt hlzatrsz A sajt termels s fogyaszts egy nagysgrendbe esik Minimlis a bels termelsi tbblet/hiny

Jelents a bels koordinci, kifel pontos menetrendet ad Egyttmkds az eloszt hlzat irnytval A h- s villamosenergia termels s fogyaszts egyttes kezelse Kzpfeszltsg s kisfeszltsg Microgrid hlzat Lehetsges bels tarifa rendszer

5.3 VGRID -> SMART GRID

Fizikailag nem lehatrolt, sajt hlzattal nem rendelkez virtulis Microgrid

Jellemzi: Nem izollt/izollhat hlzatrsz, a kzp- s nagyfeszltsg hlzaton

helyezkedik el

Sajt koordincis/felgyel kzponttal rendelkezik Kellemetlen s kicsi termelket s fogyasztkat fog ssze A sajt termels s fogyaszts egy nagysgrendbe esik Kifel mrlegkri elszmolssal, menetrendadssal, mg befel terhels- s

termelsbefolysolssal mkdik Kzpfeszltsg s nagyfeszltsg hlzatot hasznlja Rszben fggetlen tarifa rendszer


18/30


18

120 kV-oseloszthlzat

Allloms

Gen

Gzmotor

Megszaktvezrls sziget-/

prhuzamos-zem mddal

FogyasztiPV

SzolgltatiPV

H

H

Kis zemIrodahz

tzelanyagcella Inverter

Krhz

Gen

Gzmotor

Tvfts

Szl

Kis fogyasztk

Kis zem

Trols

Hlzati kapcsolat

H

SGRID


19/30


19

120 kV-oseloszthlzat

Allloms

Gen

Gzmotor

Megszaktvezrls sziget-/

prhuzamos-zem mddal

FogyasztiPV

SzolgltatiPV

H

H

Kis zemIrodahz

tzelanyagcella Inverter

Krhz

Gen

Gzmotor

Tvfts

Szl

Kis fogyasztk

Kis zem

Trols

Eloszthlzatizemirnyt

fel

Kommunikcis vezrls

Hlzati kapcsolat

Microgridkzpontivezrl

(koordinlja a termelst, aterhelst, a henergia termelsts ignyeket, a villamosenergia

minsgi paramtereits avdelmek mkdst

H

MGRID


20/30


20

120 kV-osfeloszthlzat

Gen

GzmotorFogyasztiPV

SzolgltatiPV

H

H

Kis zemIrodahz

Gen

Gzmotor

Tvfts

Kis fogyasztk

Kis zem

Trols

Eloszthlzatizemirnyt

fel

Kommunikci

s vezrlsMicrogridkzpontivezrl

(koordinlja a termelst, aterhelst, a henergia termelst

s ignyeket

Gen

Irodahz

Gzmotor

Szl

KFeloszthlzat

KFeloszthlzat

Szl

VGRID -> SMART GRID


21/30


21


22/30


22

6 Eszkzk, amelyek rszt vehetnek a hazai j tpusegyttmkdsben

A kvetkezkben a hazai energiarendszerben meglv, a microgidekben felhasznlhat

berendezseket soroljuk fel. Fontos ltni, hogy ezek az egysgek kb. 2 nagysgrenddel kisebbegysgteljestmnyek, mint az alapermvekben hasznlt blokkok teljestmnye. Gzmotorok (1-3 MW)

A hazai energetika mostoha gyermeke a tbb szz gzmotor, amely tbb elnnyel br, srszben emiatt is volt kedvez a befektetsi klma: elosztott termels, j kogenercishatsfok. Sajnos tbb htrnyos tulajdonsg is felrhat a jelenlegi gyakorlatnak:gzfogyaszts, zsinrtermels, ktsges hfelhasznls. Tulajdonkppen mindhromhtrnyos tulajdonsg rszben vagy egszben eliminlhat a megfelel trvnyi- s mszakiszablyozssal. A microgrid az a lptk, ahol nhny gzmotor partnerknt s hasznosan tudegyttmkdni a tbbi kislptk energiatermel eszkzzel

Szlermvek (0,6-2 MW)

A gzmotorokhoz hasonl a szlermvek helyzete. Amennyiben a beruhzsi kltsget abefektet llja, akkor csak a nehezen tervezhet termels s a magas tvteli r az, amihtrnyosan rinti a rendszert. A microgrides lptkrendszerbe jl illeszkedik nhny,egyttmkd szlgenertor

Kis teljestmny biogz s biomassza ermvek (2-10 MW)A kszbn ll, s a jelenlegi adminisztratv nehzsgek ellenre indokolt a kisegysgteljestmny bioermvek hazai terjedse. Ezek ltjogosultsgt az energiatermelsentl a mezgazdasgi munkaer-, terlet-, s hulladkok hasznostsa is indokolja. Ezek azermvek jl szablyozhatak.

Kis vzermvek (30kW-1,5 MW)Haznk nem gazdag nagy ess folykban. A mr meglv, illetve tervezett kis - s mikroermvek teljestmnye elvsz az orszgos szaldban. Ezzel szemben szerepkfelrtkeldhet a finom, odafigyel, mikro szablyozsban.

Intelligens fogyasztkA menetrendet nem ad fogyaszts gyakorlatilag minden tudatossg nlkl, vletlenszerenfogyaszt. (Termszetesen az sszfogyaszts statisztikai mdszerekkel jl becslhet.) Afentiek miatt az energia-, illetve energiarendszer tudatos fogyasztk kre mg jelentsen

bvthet. Az intelligencia tbb szinten megvalsthat, mint pl. hztartsi fogyaszts (stermels) temezse, dinamikus tarifa hasznlata, fogyasztk egy csoportjnaktvkapcsolhatv ttele, stb.

HKV, RKV ill. IP alap vezrelt fogyasztk

A jelenlegi krvezrlsi rendszerek logikja egy valsznsthet, de nem pontosan ismertfogyaszti kr viszonylag kevs csoportban trtn durva ki-/bekapcsolsa. Az jabbrendszerek (RKV, ill. IP alap adattovbbts) mr lehetv teszik a teljesen individuliscmzst s kommunikcit, azaz nem csak terleti, hanem pl. technolgiai csoportokat iscmezhetnk. A cmzs elosztott termel eszkzket is kapcsolhat (pl. mikroturbink)

Lakparkok(200-600 kW)A mai letforma egyik jellegzetessge, hogy a fejlettebb/fejld orszgokban u.n.lakparkokat hoznak ltre. Ezek az egyszerre kipl, nagyobb fogyasztst egyszerre

belptet formcik lehetsget teremtenek arra, hogy kialaktsukkor figyelemmel legyenekaz energiarendszer szint ignyekre is. Az pletfelgyeleti s energiagazdlkod rendszerekkiegszthetek on-line energia-, ill. energiarendszer szempont managementtel is.

Bevsrlkzpontok (1-2 MW)


23/30


23

Az elz kategrihoz hasonl a nagyobb kereskedelmi ltestmnyek zemeltetse. Itt szbajhet a gzmotorok, hthzak s mikroturbink vezrlse.

Mikroturbink (10-30 kW)Piacon mr kaphat, s felteheten terjed majd az a kisteljestmny gzturbina, amely h- svillamosenergit egyarnt termelni kpes. A hfogyaszts elaszticitsa miatt a

villamosenergia termels bizonyos hatrok kztt temezhet. mikroSZET (kismret szivattys energiatrozs 50 kW-5 MW)

Sajnos a hazai energiaipar jellegzetessge, hogy csak nagy egysgteljestmnyek ltestsbentud gondolkozni, azaz legtbbszr koncentrlt, nagy krnyezeti talaktssal jr

beruhzsokban. Az ehhez kapcsold trsadalmi ellenlls szmottev. A privatizltenergiaszektorban tmogatand a kisebb mret, de energiatrolsra alkalmas ltestmnyekptse, mint pl. a kisebb mret szivattys energiatroz. Br mind a ltestsi, mind azzemeltetsi gazdasgossga kisebb a nagy egysgteljestmny trsainl, mgis ez a hazaidomborzati viszonyok mellett is kitrs lehet a csak nagyot, vagy semmit patthelyzetbl. Akisebb troz mretei miatt is jl illeszkedhet a Smart Grid-be.

Hszivatty(2-10 kW)

Napjainkban terjed a villamos energival mkd, a befektetett villamos energianhnyszorost h formjban a krnyezetbl kinyer kszlk. Ezeknek az zeme megfelelintelligencia alkalmazsval programozhat, vezrelhet, azaz egy a rendszerirnytsszempontjbl kedvez fogyasztval llunk szemben.

Napkollektor (10-50 kW)A napkollektorok mr ma is a legrentbilisabb, kis lptk alternatv energiaforrst jelentik ahztartsok szmra. Felhasznlsuk egy komplex villamos- s energiagridben mindenkppindokolt, most a tiszta h szempontokat NEM vizsgljuk.

Napelem(1-10 kW)Jelenleg mg nem rentbilis, Magyarorszgon inkbb PR (TESCO ruhzak, MOL kt,

Gdlli egyetem) s divat szempontok miatt van terjedben. A Smart Grid -ben fontosszerepe lehet, mivel villamosenergia termelse a nyri napos idbena legnagyobb, amikor ahlzat terhelse amgy is magas a lgkondicionlk rohamos terjedse miatt.

Tzelanyag cella (1-30 kW)A viszonylag magas bekerlsi kltsg s gyakori karbantartsi igny miatt mg nemrentbilis, Magyarorszgon csak demonstrcis cllal tallhatk kisebb egysgek. A hidrognformban trtn energiatrolssal egytt fontos szerephez juthat a Smart Gridben, mint jlszablyozhat energiaforrs.

Hidrogn formban energiatrols (10-50 kW)Ezen eszkzk mr piacon kaphatk, de a kvetkez vtizedben az ezeknl egynagysgrenddel olcsbb eszkzk integrlsn van a sor. Az rak cskkensvel, j

hlzatirnytsi stratgikkal mr lehet realitsa a Smart Grid-beli alkalmazsnak.

A Smart Grid rendszerekben alkalmazott eszkzkrl a mellkletbentallhat tovbbirszletes informci.


24/30


24

7 Mellklet

7.1 A Smart Grid rendszerekben alkalmazott kszlkekismertetse

Nagyon sokfle energiatermel s trol technolgia ltezik, melyeknek egy rszt mrjelenleg is hasznljk a cscsterhels cskkentsre, valamint tartalk energia-elltsi clokrahlzati kiessek esetn. Ez a fejezet egy rvid ttekintst ad ezekrl a technolgikrl,melyeknek egy rszt mr jelenleg is szles krben hasznljk, mg msok csak akzeljvben lesznek gazdasgosanelrhetk.

7.1.1 Termel egysgek

A kvetkezkben felsorolt technolgik mind valamilyen zemanyagot, vagy egybenergiaforrst alaktanak t villamos energiv. Ezen berendezsek nagy rsze (termszetnlfogva) csak egyenram ellltsra alkalmas (zemanyag cella, napelem), mg msok

(szlerm, motorok, stb.) kzvetlenl vltakoz feszltsget lltanak el. Az egyenramotelllt berendezsek inverteren keresztl kapcsoldnak a hlzatra, melynek a Smart Gridmkdse s irnytsa szempontjbl kiemelt fontossga van.

7.1.1.1MikroturbinkA mikroturbink egy genertorbl s a vele kzs tengelyen lv kis gzmotorbl llnak.ltalban magas fordulatszmon jrnak (100.000 1/min). A tbbnyire lland mgnesgenertor nagyfrekvencis vltramot llt el, melyet elbb egyenirnytanak, majd azinverter segtsgvel alaktjk 50Hz-es vltramm. A mikroturbink ltalban fldgzzal(esetleg biogzzal) zemelnek, de folykony zemanyaggal (diesel, biodiesel) is mkdnek.Jelenleg kb. 30-100 kW-os teljestmnyek lteznek, a nagyobbak kifejlesztse jelenleg isfolyamatban van. A berendezsek villamos hatsfoka 20-30% krli, de a hulladkhhasznostsval ez a villamos s termikus hatsfok egyttesen elrheti a 70 -80%-ot. Mivel a

belsgs folyamat folyamatos szablyozs alatt van igen alacsony a krosanyag kibocsts.

A mikroturbink mkdhetnek izollt villamosenergia forrsknt, vagy a villamosenergiahlzatra csatlakozva. A hlzattal prhuzamosan jr mikroturbink ltalban fixteljestmnnyel zemelnek, vagy rszt vesznek a teljestmny cscsok cskkentsben. Izolltalkalmazs esetn a berendezsnek feszltsg- s frekvenciaszablyozst kell vgeznie, skvetnie kell a terhels vltozst. ltalban gyors terhelskvetsre kpesek.

Kombinlt villamos s htermels esetn a kedvez hatsfok, s alacsony emisszi miattkedvez a hasznlatuk.

7.1.1.2zemanyag cellkJelenleg igen sokfle tpus zemanyagcells villamosenergia termel technolgia llfejleszts alatt, s hasonlan sokfle tpus technolgia tallhat meg jelenleg is. Ezeknek a

berendezseknek a legnagyobb elnyk az igen magas, 35-55%-os villamos hatsfok(termikus hatsfok nlkl). A jelenleg legelterjedtebb technolgia az n. foszforsavaszemanyag cella, amely 200 kW-os teljestmny nagysg. Ez kb. 40%-os villamoshatsfok. Mivel zemi hmrsklete 205 C-os, ezrt gz ellltsra is kpes, mely tovbbnveli a hatsfokt.


25/30


25

Minden zemanyag cella tpus villamosan ugyan azt az elvet hasznlja, azonban amegvalsts igen eltr lehet: pl.: mkdsi hmrsklet, tltshordoz, elektrda anyaga,elektrolit, kataliztor, stb. Az zemanyag ltalban hidrogn, esetleg tiszttott fldgz, vagydiesel olaj, azonban ez utbbi esetekben ezekbl kell ellltani a tiszta hidrognt. Azellltott villamos energia egyenram formjban jelenik meg, gy azt a mikroturbinkhoz

hasonlan, inverteren keresztl lehet a hlzathoz csatlakoztatni. Az zemanyagcellkkibocstsa igen kedvez; ltalban vzgz. Az alkalmazott technolgitl fggen ehhezkevs CO, CO2, NOxtrsul.

Jellemzjk az igen j hatsfok, nagy megbzhatsg, s csendes zemels. Htrnyuk az igenmagas r.

7.1.1.3Napelem

A napelemek mr rgta ismertek, azonban hatsfokuk igen alacsony, tlagban 10 % krli.Ez azt jelenti, hogy kb. 10 m2 napelem fellet tud leadni 1 kW cscsteljestmnyt. Anapelemek ltal kiadott ram s feszltsg a fny intenzitstl s a cella tpustl fgg. Anapelem cellkat panelekbe szervezik, melyeket fixen, vagy napkvet mdon lltanak fel.

A mikroturbinkhoz s zemanyag cellkhoz hasonlan a napelemek is egyenramottermelnek, melyet inverter kzbeiktatsval lehet a hlzatra betpllni. A terhels kvetkpessge igen limitlt. nll alkalmazs esetn valamilyen villamosenergia trolsimegoldst is ki kell pteni.

Ha st a nap, abban az esetben a napelemek igen nagy megbzhatsggal, csendesen s krosanyag kibocsts nlkl mkdnek. Legnagyobb htrnyuk a magas beruhzsi kltsg, anapsts vltozkonysga, s a nagy terleti igny.

7.1.1.4Napkollektor

A napkollektorokat ltalban elsdlegesen henergia ellltsra alkalmazzk nhnymegawattos nagysgrendben, azonban a Stirling-motorok (klsgs motor) elterjedsvel a10-25 kW-os mrettartomnyban villamosenergia ellltsa is lehetsges. Ennek folyamata,hogy a napkvet tkrk a nap hjt egy pontra koncentrljk. Ezt a ht a Stirling motormeleg pontjhoz tovbbtjk, amely azt talaktja forg mozgss. A motor tengelyhezcsatlakoztatott indukcis genertor vilamosenergit termel.

A napelemekhez hasonlan, a Stirling motor kimen teljestmnye is ersen fgg anapsugrzstl. Zrt rendszerben valamilyen villamosenergia trolsi megoldst kell

kipteni, hogy a villamosenergia szksgletet a napsugrzs mentes idszakokban is kilehessen elgteni. Mivel a Stirling motorok indukcis genertorokat hajtanak, ezrt a SmartGridben val nll alkalmazsuk igen nehzkes. Felteheten a kzeljvben is igen magaslesz az ruk.

7.1.1.5SzlA szlermvek mr tbb ve kereskedelmi forgalomban vannak, s a technolgia igenkidolgozottnak nevezhet. Fleg a 700 kW 1,5 MW egysgteljestmny gpek igenelterjedtek, de ezeket ltalban szlfarmokon hasznljk 15-60 MW-os beptettsszteljestmnnyel. Szmos kisebb mret (250kW) szlerm is ltezik, melyek a Smart

Grid-ekben is alkalmazhatk. Ezeknl ltalban indukcis genertort hajt a szlerm rotorja.


26/30


26

Ahogy a napenergit hasznost berendezsekre is igaz, a szlermvek termelse is ersenfgg az energiaforrs (a szl) rendelkezsre llstl. nll alkalmazs esetnenergiatrolkat, vagy ms energiatermelket kell a rendszerbe pteni. Mivel ltalbanindukcis genertorokat hasznlnak, ezrt nehz ket a Smart Grid rendszer zemvitelbe

beilleszteni, kivve, ha ms termelegysgek megfelel feszltsg s frekvencia szablyozst

biztostanak.

7.1.1.6Kis dugattys motorok (Ott, Diesel)A dugattys motorok vltozatos zemanyag felhasznls mellett, nhny kW-tl nhny MW-ig rendelkezsre llnak. Ezek a berendezsek mind egyedi zem, mind tartalkvillamosenergia termelk mkdhetnek. A hatsfokuk (klnsen a nagyobbaknak) igen j,30-40 % krli. Kivlan alkalmasak nll alkalmazsban, mivel a meghajtott szinkrongenertor frekvencia s feszltsg szablyozsra is kpes. A hulladkh hasznostsvaltovbb javthat a hatsfokuk.

A dugattys motorokkal trtn villamosenergia termels alacsony kltsg, s emellett igenelnys a Smart Grid szempontjbl. A legnagyobb htrnyuk a zaj, a karbantartsi kltsgek,s a krnyezetszennyezs. Ez utbbi ersen fgg az zemanyagtl. Tiszta tzelanyaghasznlatval, mint pl. a fldgz (biogz), igen alacsony kibocsts rhet el. Dieselzemanyag esetn igen komoly a krnyezetterhelsk, azonban ez cskkenthet biodieselhasznlatval.

7.1.2 Villamosenergia trols

A villamosenergia trolsa igen fontos a Smart Gridben, mivel a hinyz cscsideivillamosenergia beszerzse (piaci felttelek mellett) jval drgbb, mint egyb idszakokban,illetve az is elkpzelhet, hogy a Smart Grid termel kapacitsa nem elegend a

terhelsvltozsok kvetsre. Ezek a terhelsvltozsok lehetnek rvididejek(motorok/berendezsek beindtsa, kikapcsolsa), vagy hosszabbak, melyek meghaladjk agenertorok maximlis fel-, vagy leterhelsi sebessgt.

Az ebben a fejezetben ismertetett berendezsek valamilyen teljestmnyelektronikai eszkzsegtsgvel alaktjk t a trolt energit 50Hz-es villamos energiv. Ezek a berendezseknhny ciklusid alatt kpesek bekapcsolni, s gy idelisak a gyorsan vltoz terhelskvetsre, vagy pedig tartalk energiaforrsknt.

A kvetkez bra a villamosenergia trols s a termelegysgek szablyozsnakjelentsgt mutatja a Smart Griden bell (a zld grbe a Smart Grid teljestmny ignye

energia trols s a sajt termelegysgek szablyozsa nlkl, a szrke pedig ezekkelegytt):


27/30


27

Smart Grid teljestmny ignye energiatrolssal s szablyozssal

7.1.2.1AkkumultorokAz akkumultorok hasznlata a villamosenergia trols hagyomnyos mdszere. A folykonysavas akkumultorok tetszleges mretben rendelkezsre llnak, s szles krben hasznljkket tartalk ramforrsknt. Az utbbi vek fejlesztseinek eredmnyeknt klnbzkmiai reakcikon alapul akkumultorok kerltek kifejlesztsre, s emellett jelentsen nttaz akkumultorok energiasrsge s lettartama.

Az akkumultorok az energit kmiai formban troljk, s a feltltsk/kistskegyenrammal trtnik. Az egyenramot inverterrel alaktjk t 50 Hz-es vltakoz ramm.

7.1.2.2LendkerkAz elmlt vekben jelens fejlds volt megfigyelhet a lendkerekes energiatrols terletn.Ezek a rendszerek nagy fordulatszm (100.000 1/perc) lendkerekekben troljk az energit(a nagy fordulatszm azrt fontos, mert a trolt energia a szgsebessg ngyzetvel arnyos).Az energia trolsa gy trtnik, hogy a hlzatbl vtelezett villamosenergit felhasznlvaegy motor felprgeti a lendkereket. Az energia visszatpllsa sorn a lendkerk egygenertort hajt meg, ami (a vltoz fordulatszm miatt) egy inverteren keresztl csatlakozik ahlzathoz.

A lendkerekes energiatrolk klnbz mretben, s klnbz kistsi idvel telepthetk.

A berendezsek energiatrol kpessge adott (kWh), A kists ideje ltalban attl fgg,hogy mekkora az idegysg alatt kivett teljestmny (kW)vtelezse motorhoz/genertorhozcsatlakoztatott. A lendkerekes energiatrolk nem tartalmaznak veszlyes anyagokat, smkdsket sem befolysolja a szlssges hmrsklet, mint az akkumultorok esetn.Ezzel szemben igen kltsgesek, s csak meghatrozott ideig kpesek trolni az energit.

7.1.2.3Szupravezets mgneses-energia trolsA szupravezetk vesztesg nlkli elektromos ram vezetst tesznek lehetv. A villamosenergit szupravezet tekercsben kering ram formjban troljk. Ez az ram mgnesesteret hoz ltre, s ez a mgneses mez trolja az energit. A rendszer legfbb energiavesztesge abbl szrmazik, hogy a tekercseket nagyon alacsony hmrskletre kell hteni. A

tekercsek feltltst s kistst teljestmny-elektronikai berendezsek vgzik. A jelenleg


28/30


28

kaphat egysgek teljestmnye 250 kW krli. Ez az energia trolsi forma nagyobb SmartGridek esetn is elnys lehet.

7.1.2.4Szuper kondenztorokA szuper kondenztorok igen-nagy kapacits elektrolitikus berendezsek, melyek az energit

elektromos mez formjban troljk. A kt elektrda kztt vkony szigetel tallhat. Atrolt energia mennyisgnek nvelse az elektrdk felletnek nvelsvel rhet el. Mivela szuper kondenztorok a villamos energit egyenramknt troljk, ezrt feltltskhz skistskhz teljestmnyelektronikai kszlkek szksgesek. A szuper kondenztorok igennagy kistsi teljestmnyek, ezrt a Smart Gridben igen jl hasznlhatk a gyorsteljestmnyvltozsok ellenslyozsra.

7.1.3 Inverterek

A 7.1.1 s 7.1.2 fejezetekben felsorolt eszkzk ttekintse alapjn egyrtelmenmegllapthat, hogy a Smart Gridekben igen nagy szerepe van az 1 s 3 fzis AC/DC s aDC/AC talaktknak. A teljestmnyelektronikai flvezetk fejldse napjainkban lehetvteszi az akr 3000 V-os s 1200 A-es IGBT-k alkalmazst is, ennek ksznheten a nhny100 kW-os mikroturbink, zemanyagcellk s napelemek rendszerbe illesztse nem jelent

problmt. A klnbz elektronikai kapcsolsok s vezrlsek tovbbi fejlesztsvel egyrekedvezbb hatsfokot, feszltsg- s teljestmnyszablyozsi tulajdonsgokat s egyrekisebb felharmonikus tartalmat lehet elrni.

Mivel manapsg egyre tbb hztartsi kszlk (fleg szrakoztat elektronikai sszmtstechnikai berendezs, gondoljunk csak az otthonunkban lev szmtalan AC/DCadapterre) zemel egyenrammal, ezrt a Smart Grid struktrban ltjogosultsga van azegyenfeszltsg villamosenergia-hlzat kiptsnek, s az olcs (rtelemszeren

transzformtor nlkli) DC/DC talaktknak is.

7.2 CHP (kogenerci)

A CHP (kogenercis) ermvek egyszerre lltanak el villamos energit s ht. Ezzel amegoldssal annak a hnek krlbell a 2/3-t lehet mg hasznostani, mely hagyomnyosvillamosenergia termels esetn hulladk hknt jelentkezik. Ez azt eredmnyezi, hogyezeknek a berendezseknek a hatsfoka 80-85% krli (35-40% villamos, 45-50% termikushatsfok). Tvh szolgltat rendszerekben a jellemz gpnagysg 2-4 MW villamosteljestmny krli (a h teljestmny ennek megfelelen kb. 2,3 -4,6 MW), mg SmartGridekben gyakran tallhatk 100-300 kW-os gpek kisebb egszsggyi, kzssgi soktatsi intzmnyek, valamint kereskedelmi egysgek kiszolglsra. A nhny MW

teljestmny CHP berendezsek ltalban, mint alapermvek mkdnek a Smart Gridben.

Mivel a megtermelt henergia gz, vagy melegvz formjban jelenik meg, azt sokkalnehezebb nagy tvolsgokra szlltani, mint a villamos energit. Ezrt ltalban a CHPermvek elssorban loklis hignyeket elgtenek ki: pletek ftse, htse, technolgiaifts, vzmelegts, tvh szolgltats, stb. Ahhoz, hogy ezek a berendezsek gazdasgosanzemeltethetk legyenek, a krnyezetkben megfelel hignnyel rendelkez objektumoknakkell lennik. Milyen elnyei vannak a CHP-nak a Smart Gridben:

1. Mivel a Smart Grid-ek htermelse viszonylag jl sklzhat, ezrt jlalkalmazkodnak az ignyekhez. Ez azt jelenti, hogy a Smart Grid termel egysgeit ahulladkht termel (pl.: magas hmrsklet zemanyag cella, mikroturbina) s azezt nem termel (szlerm, naperm) villamosenergia termelsi mdszerekleggazdasgosabban kombincijban kell kielgteni, gy, hogy a h s a


29/30


29

villamosenergia termels optimalizlhat legyen. Vagyis a h s villamosenergiaignyek kielgtst szolgl berendezsek egyttes kltsgt kell minimalizlni aMirogridben.

2. A Smart Gridben a htermelst a felhasznls helyhez kzel kell megvalstani,mivel a villamosenergia sokkal knnyebben szllthat, mint a henergia. (Ugyan ezen

elv alapjn, ltalban a nagy ermvek oda teleplnek, ahol a kzelben elegendhtvz van, s nem pedig oda, ahol nagy a villamosenergia igny.) Mivel a SmartGrid struktra lehetv teszi a sokfle termel egysg koordinlt zemvitelt(zemeltetst), ezrt villamos szempontbl sem jelent problmt a villamosenergiatermel egysgek hfogyasztsi helyekhez kzeli teleptse.

A CHP rendszerek ltalban a kvetkezkbl llnak:1. Az energiahordozbl az energit felszabadt technolgia2. A villamos ram termel egysg3. H hasznost/visszanyer berendezs, mely ellltja a termikus energit4. Az gstermkek eltvoltst vgz egysg (ha szksges)

5. Irnyt/vezrl rendszer6. Villamos vdelmek s csatlakoz berendezs7. Hangszigetelt felptmny

Az 1. pontban szerepl technolgia lehet dugattys motor, mikroturbina, vagy zemanyagcella. A 3. pontban szerepl technolgia megvalstsa attl fgg, hogy milyen tpus smilyen teljestmny az 1. pontban hasznlt technolgia.

A CHP berendezsek igen j hatsfoka azonban csak akkor rhet el, ha a Smart Gridfogyaszti a megtermelt ht is fel tudjk hasznlni. Ez a ftsi idnyben ltalban nem jelentgondot, azonban ezen idszakon kvl jval kisebb a higny. Erre jelenthet megoldst azabszorpcis hts s a leveg nedvessgtartalmnak cskkentse (ltens h elvons). Ezek ahtsi ignyek termszetesen villamosenergia felhasznlssal is megoldhatk lennnek,azonban sokkal clszerbb az egybknt is rendelkezsre ll henergia felhasznlsa erre aclra. Szmos orszgban mr nem csak tli, hanem a nyri idszakban is villamosenergiaterhelsi cscsok jelentkeznek a megnvekedett lgkondicionlsi kapacits miatt, amely

jelentsen krlhatrolja a nagyobb ermvek nyri nagyjavtsi idejt.Tbbek kztt ezrtis lenne clszer ezeknek a htberendezseknek az energia ignyt nem villamos rammal,hanem henergival fedezni a Smart Griden bell.

A kvetkez bra erre mutat pldt:


30/30


Documents

Smart Grid Mikrogrid