Mikrosieć z fotowoltaiką i magazynami zasila zakład na Dolnym Śląsku

Mikrosieć wykorzystująca elektrownię fotowoltaiczną i magazyn energii zasila fabrykę firmy Wago. Jak podkreśla firma, to pionierskie na polskim rynku przedsięwzięcie ma pokazać, jak można zapewnić bezpieczeństwo energetyczne procesów produkcyjnych, jednocześnie zmniejszając ich koszty. 

Mikrosieć energetyczna to system, który łączy produkcję i zużycie energii w jednym miejscu, np. w zakładzie przemysłowym, obiekcie infrastrukturalnym czy kompleksie logistycznym. Zamiast być jedynie konsumentem energii, przedsiębiorstwo inwestuje we własne, lokalne źródła wytwórcze.

Mikrosieć działa w połączeniu z główną siecią energetyczną i opiera się na rozproszonych źródłach energii, takich jak instalacje fotowoltaiczne, turbiny wiatrowe, układy kogeneracyjne i systemy magazynowania energii. Wszystkie te elementy są zintegrowane i kontrolowane w czasie rzeczywistym za pomocą technologii komunikacyjnych. Właśnie takie rozwiązanie zostało zastosowane w zakładzie produkcyjnym firmy Wago, który znajduje się we Wróblowicach pod Wrocławiem.

REKLAMA

Zakładowy system energetyczny

Podstawą zakładowego systemu energetycznego wdrożonego przez Wago jest generator energii elektrycznej w postaci dachowej instalacji fotowoltaicznej o mocy 700,4 kWp. Elektrownia PV zajmuje część dachu o powierzchni 8917 m2. Zainstalowano na nim 1648 modułów Trinasolar TS-M-425NEG9.28, każdy o mocy 425 Wp.

Każdy panel fotowoltaiczny został wyposażony w optymalizator Solaredge P950, który monitoruje i optymalizuje działanie modułu. Jak tłumaczy Wago, w przypadku wyłączenia falownika lub utraty komunikacji optymalizatory automatycznie redukują napięcie na wyjściu do 1 V na panel. To oznacza, że cały string, zamiast osiągać napięcie rzędu 1000 V DC, jak w tradycyjnych systemach, zmniejsza swoje napięcie do bezpiecznego poziomu poniżej 30 V DC. Dzięki temu instalacja jest bezpieczna, nawet w przypadku konserwacji czy awarii.

Przewody z poszczególnych łańcuchów są prowadzone do rozdzielnicy na dachu, gdzie instalacja została wyposażona w ograniczniki przepięć oraz rozłączniki bezpiecznikowe, przystosowane do napięcia 1000 V DC. Z rozdzielnicy energia prądu stałego (DC) trafia do 7 trójfazowych falowników Solaredge o jednostkowej mocy 100 kW.

Każdy falownik Solaredge składa się z Managera Synergii (SE100K Manager) i 3 jednostek synergicznych, które wspólnie obsługują do 9 łańcuchów paneli. Energia z paneli trafia do Managera Synergii, a stamtąd jest rozdzielana na jednostki synergiczne (lewa, środkowa i prawa). Dzięki temu podziałowi każdy falownik pracuje z efektywnością na poziomie 97–98% swojej mocy znamionowej, co pozwala na maksymalne wykorzystanie dostępnej energii.

Przy założeniu całkowitego finansowania własnego analiza ekonomiczna inwestycji w fotowoltaikę wykazała możliwość osiągnięcia wewnętrznej stopy zwrotu na poziomie 23,53% i okresu zwrotu z inwestycji na poziomie 4-5 lat.

Korzyści z magazynu energii

Nadwyżki niezużytej od razu energii z fotowoltaiki gromadzi magazyn o mocy 100 kW i pojemności 138 kWh. W magazynie zastosowano baterie oparte na technologii LiFePO4, która ma zapewniać efektywną pracę przynajmniej przez 6 tys. cykli ładowania. Konstrukcja magazynu energii umożliwia jego rozbudowę w przyszłości poprzez dodanie jeszcze jednego falownika, co pozwoli na zwiększenie mocy do 200 kW, a także zastosowanie dodatkowych 3 zespołów bateryjnych o pojemności 138 kWh każdy, co podniosłoby całkowitą pojemność do 552 kWh.

Jak podkreśla Wago, korzyścią z wykorzystania magazynu energii jest nie tylko zwiększenie autokonsumpcji energii produkowanej z fotowoltaiki i tym samym obniżenie rachunków za energię z sieci. Odpowiednio dobrany do profilu zapotrzebowania zakładu magazyn energii może także zredukować koszty związane z opłatą mocową. Ponadto magazyn można wykorzystać do arbitrażu cenowego – ładowania go, gdy energia jest tania, i rozładowywania w czasie wysokich cen – a także do świadczenia usług regulacyjnych.

Zakład we Wróblowicach już od pierwszej fazy budowy był wyposażony w zaawansowane systemy pomiarowe i system BMS opracowany przez Wago. Jak podkreśla firma, dzięki temu decyzja o mocy zainstalowanych paneli PV oraz magazynu energii była podejmowana na podstawie ścisłych wyliczeń technicznych i ekonomicznych.

Stacje ładowania pojazdów elektrycznych

Energia produkowana przez fotowoltaikę w zakładzie we Wróblowicach pobierana jest także przez stacje ładowania pojazdów. Zdecydowano o wyborze ładowarek Power EV RS (2 x 22 kW), które obsługują komunikację OCPP1.6-J, umożliwiając integrację z systemem zarządzania i mikrosiecią energetyczną oraz dostęp za pomocą kart RFID. Wszystkie 4 punkty ładowania przy pełnym obciążeniu generują łączne zapotrzebowanie na moc rzędu 88 kW.

Nad optymalnym działaniem całej instalacji i dostarczaniem niezbędnych danych czuwa system do zarządzania i monitoringu mediów.

REKLAMA

Takie wymagania postawił operator sieci

Zakład we Wróblowicach jest podłączony do sieci dystrybucyjnej spółki Tauron Dystrybucja, która zapewnia odbiór mocy przyłączeniowej 802,5 kW oraz dostawę 3 MW mocy ma potrzeby zasilania zakładu. Jak tłumaczy Wago, zgodnie z warunkami przyłączenia układy te miały być pośrednie, z pomiarem energii czynnej i biernej na poziomie 20 kV. Wymagano rejestracji profili obciążenia oraz transmisji danych pomiarowych bezpośrednio do systemu bilansującego operatora. Zainstalowanie i dostosowanie licznika energii oraz modemów leżało po stronie operatora, natomiast Wago było odpowiedzialne za resztę infrastruktury, w tym za układy pomiarowe i komunikacyjne.

Wymogiem Taurona było przy tym zapewnienie zastosowania automatyki uniemożliwiającej wprowadzenie mocy do sieci w przypadku jej awarii lub na żądanie operatora sytemu dystrybucyjnego. Jednostka wytwórcza musiała zostać wyposażona w odpowiednie zabezpieczenia chroniące przed pracą wyspową oraz automatyczną blokadę generacji w przypadku braku napięcia w sieci 20 kV.

Wymagania operatora sieci obejmowały zastosowanie Elektroenergetycznej Automatyki Zabezpieczeniowej (EAZ) zgodnej z Instrukcją Ruchu i Eksploatacji Sieci Dystrybucyjnej (IRiESD) oraz możliwość zdalnego monitorowania i sterowania przez Tauron. Zabezpieczenia te musiały być zintegrowane z systemem SCADA operatora, umożliwiając telemonitoring oraz telesterowanie.

Wdrożone przez Wago rozwiązania musiały zapewnić zdalne sterowanie parametrami jednostki wytwórczej (zgodnie z kodeksami sieciowymi NC RfG cała instalacja klasyfikuje się jako moduł wytwarzania energii typu B, co dotyczy lokalnych źródeł energii o mocy od 0,2 MW do 10 MW). Jak tłumaczy firma, oznaczało to konieczność dostosowania instalacji fotowoltaicznej i magazynu energii do regulacji mocy czynnej i biernej, w tym zdolności do reagowania na zmiany częstotliwości sieciowej.

Ponadto operator sieci określił konieczne do spełnienia wymogi dotyczące sterowania mocą czynną (od 0 do 100%) oraz bierną. Obejmowało to konieczność reagowania na zmiany częstotliwości sieciowej poprzez automatyczne zmiany mocy czynnej w odpowiedzi na odchylenia od normy.

Dzięki wdrożonym rozwiązaniom udało się zoptymalizować autokonsumpcję energii, a w razie nadmiaru energii jest ona okresowo wprowadzana do sieci Taurona.

Odpowiedź na problemy klientów

Wago podkreśla, że uruchomiona przez firmę mikrosieć w zakładzie we Wróblowicach to odpowiedź na problemy zgłaszane przez klientów firmy, którzy zobowiązani są z jednej strony do utrzymania odpowiedniej jakości parametrów energii elektrycznej, z drugiej zaś do odbierania energii generowanej w coraz liczniejszych rozproszonych źródłach.

Chcemy, aby instalacja we Wróblowicach była wzorcowym projektem, który nie tylko zrealizuje nasze założenia środowiskowe i ekonomiczne, ale również będzie służyć do zdobycia doświadczenia i przekonania niezdecydowanych. W ramach tej instalacji planujemy również włączyć się do rynku energii i świadomie podejmować decyzje o autokonsumpcji produkowanej energii lub dostarczania jej do operatora sieci – komentuje Jacek Woźniak, dyrektor sprzedaży w Wago.

Szczegółowe informacje na temat wykonania mikrosieci energetycznej w zakładzie we Wróblowicach Wago zawarło w raporcie, który jest dostępny po rejestracji na stronie firmy pod tym linkiem.

Piotr Pająk

piotr.pajak@gramwzielone.pl

© Materiał chroniony prawem autorskim. Wszelkie prawa zastrzeżone. Dalsze rozpowszechnianie artykułu tylko za zgodą wydawcy Gramwzielone.pl Sp. z o.o.