Mała sieć, ogromne możliwości. Czym jest mikrosieć energetyczna i jakie są jej zalety?
Mikrosieci to stosunkowo nowy koncept, który w Polsce został zastosowany po raz pierwszy dopiero w 2022 roku. Zdaniem ekspertów pomogą one w rozwiązaniu problemów z dostępnością energii na całym świecie. Według danych Międzynarodowej Agencji Energetycznej, obecnie boryka się z nimi ponad 1,1 miliarda ludzi – głównie w wybranych regionach Afryki, Azji i Bliskiego Wschodu.
Mikrosieć to zespół rozproszonych systemów energetycznych, które mogą działać we współpracy z większym dystrybutorem mocy (w trybie zsynchronizowanym) lub samodzielnie (w trybie wyspowym). Energia wytwarzana jest z dostępnych alternatywnych źródeł, takich jak promienie słoneczne, wiatr czy wodorowe ogniwa paliwowe. Istnieje możliwość takiego skonfigurowania mikrosieci, aby były one traktowane priorytetowo w kontekście wyboru źródła zasilania gospodarstwa domowego lub przedsiębiorstwa.
Natomiast w sytuacji, gdy następuje przełączenie na pobór mocy z większej sieci, energia pozyskiwana z odnawialnych źródeł energii (OZE) jest magazynowana na zapas, np. w ogniwach paliwowych pełniących równocześnie funkcję magazynu energii i zasilacza awaryjnego (UPS). Pozwalają one mikrosieci na działanie w sytuacji jej awarii przez 24 lub 48 godzin. W najbliższej przyszłości ogniwa paliwowe mogłyby też zastąpić generatory zasilania.
Mniejsze straty, większa niezależność
Wdrożenie mikrosieci niesie ze sobą wiele istotnych korzyści, które pozwalają górować takiemu rozwiązaniu nad tradycyjnymi systemami. Główna kwestia dotyczy wyeliminowania strat przesyłowych, charakterystycznych dla klasycznych modeli dystrybucji zasilania/energii.
– Centralne wytwarzanie energii oraz przesyłanie jej za pomocą linii dystrybucyjnych jest nieefektywne i nieopłacalne. Wynika to z faktu, że od 8% do 15% energii ulega rozproszeniu podczas przesyłu. Mikrosieć, ze względu na swoją bliskość względem odbiorcy, pozostaje odporna na ten problem – tłumaczy Krzysztof Krawczyk, Senior Application Engineer w Vertiv.
Mikrosieci są przystosowane do działania w trybie wyspowym, w którym – po odłączeniu od głównego dystrybutora energii – mogą korzystać ze zmagazynowanych wcześniej zapasów. W ten sposób zapewniają stałe, zapasowe źródło zasilania, umożliwiając użytkownikom uodpornienie się na awarie sieci energetycznych.
Mikrosieć, a kontrola kosztów energii
Mikrosieć jest wyposażona w swój własny system zarządzania, który umożliwia podejmowanie działań optymalizacyjnych. Dzięki temu możliwe jest m.in. śledzenie w czasie rzeczywistym zmian w cenach energii kupowanej od dystrybutora.
– W przypadku, gdy koszty te okażą się niskie, może nastąpić automatyczne przełączenie z trybu wyspowego na tryb synchroniczny. Wówczas mikrosieć, zamiast korzystać z własnych zasobów, magazynuje nadmiar energii w akumulatorach. Zaś w sytuacji, gdy ceny wzrosną, system ma możliwość powrotu do poprzednich, niezależnych od dostawcy ustawień, w pierwszej kolejności zużywając skumulowaną wcześniej energię. Zjawisko to jest znane pod nazwą peak shaving – wyjaśnia ekspert Vertiv.
Jak wdrożyć mikrosieć?
Rozważając budowę mikrosieci, należy wziąć pod uwagę kilka aspektów. Na początku konieczna jest ocena energetycznego zapotrzebowania obiektu, który ma być potencjalnie zasilany poprzez mikrosieć. Następnie należy zweryfikować infrastrukturę łączącą z obecnym dostawcą energii, a także dostępność źródeł odnawialnych. Ocenie powinny podlegać takie parametry jak ilość przesyłanej mocy, obecność sygnałów harmonicznych oraz ogólnie jakość dostarczanej energii. Konieczne jest też przeprowadzenie analizy pod kątem reagowania systemu na stany przejściowe. Należy również dokonać wizualnego audytu obejmującego typy, wartości znamionowych oraz poziom eksploatacji urządzeń elektrycznych podłączonych do zasilania.
Po zakończeniu etapu przygotowawczego należy stworzyć założenia koncepcyjne i konfiguracyjne mikrosieci, z uwzględnieniem potencjalnych punktów jej połączenia z dystrybutorem energii oraz możliwości korzystania z OZE. Projekt koncepcyjny musi obejmować kwestie związane z magazynowaniem energii, prowadzeniem linii elektrycznych oraz ogólną architekturą systemu sterowania, ze szczególnym wskazaniem pożądanych trybów pracy.
– Wdrażanie mikrosieci to niestety dość skomplikowany proces. Jednak zalety tego modelu w dłuższej perspektywie mogą przyczynić się nie tylko do zwiększenia niezależności od sieci energetycznej, ale również do zwiększenia dostępności energii w rejonach, gdzie zasilanie elektryczne wciąż jest wyjątkiem, a nie regułą – tłumaczy Krzysztof Krawczyk.
Można spodziewać się, że koncepcja mikrosieci spopularyzuje się. W 2021 roku wartość tego globalnego rynku przekroczyła 11 mld dolarów, a do 2030 r. przewiduje się, że będzie rosła średnio o 22% rocznie.
Najnowszy numer
Najnowszy numer