Mikrosieć elektroenergetyczna
Rozwój odnawialnych źródeł energii i nowoczesnych technologii związanych z magazynowaniem energii (np. magazyny energii elektrycznej 3S) spowodował zmiany w podejściu do projektowania sieci. Jednym z innowacyjnych komponentów będących alternatywą dla tradycyjnych sieci, są mikrosieci energetyczne. Czym one są, na czym polega projektowanie mikrosieci energetycznych i jaki wpływ mają na gospodarkę?
Mikrosieć elektroenergetyczna - co to jest?
Mikrosieć elektroenergetyczna - jak sama nazwa wskazuje to mała sieć energetyczna, która jest odrębna i niezależna od tradycyjnej sieci elektroenergetycznej, chociaż może być z nią połączona. Mówiąc inaczej, może pracować w trybie wyspowym lub w trybie podłączonym do sieci elektroenergetycznej. Do wytwarzania energii elektrycznej mikrosieć energetyczna wykorzystuje m.in. odnawialne źródła energii. Sama sieć łączy w sobie szereg elementów, co pozwala optymalizować produkcję, wykorzystanie energii czy jej magazynowanie. W odróżnieniu od tradycyjnych sieci, mikrosieci energetyczne wytwarzają energię lokalnie, nie zaś centralnie, co ma wpływ na ich funkcjonowanie.
Co składa się na małą sieć energetyczną?
Mikrosieć energetyczna stanowi zorganizowany zespół systemów energetycznych, który składa się z kilku podstawowych elementów. Wśród nich wyróżnić można:
- systemy wytwarzające energię - obejmują one takie rozwiązania jak farmy fotowoltaiczne, panele słoneczne, elektrownie wiatrowe, ogniwa paliwowe, pompy ciepła i inne źródła energii - często OZE
- systemy magazynowania energii - obejmują one różne rozwiązania umożliwiające magazynowanie energii, jak systemy akumulatorów litowo-jonowych, magazyny energii elektrycznej 3S (SunSmartStore) wyposażone w system zarządzania energią elektryczną, który znacznie usprawnia pracę instalacji fotowoltaicznych czy wiatrowych, ogniwa paliwowe i inne
- system dystrybucji energii - dystrybucja energii stanowi kluczowy element z punktu widzenia odbiorców korzystających z mikrosieci, ponieważ, ze względu na lokalny charakter, do jej dystrybucji nie są potrzebne rozbudowane stacje elektroenergetyczne
- sterowanie mikrosiecią - system odpowiadający za sterowanie pracą mikrosieci ma za zadanie monitorować i zarządzać stanem sieci w celu utrzymania bilansu energii elektrycznej i właściwych parametrów, optymalizować wydajność mikrosieci czy sterować współpracą z operatorem sieci dystrybucyjnej
Zalety mikrosieci elektroenergetycznych
Koncept mikrosieci energetycznych rozwinął się dynamicznie w ostatnich latach w obliczu wyzwań związanych z zapewnieniem podaży energii odpowiadającej rosnącemu popytowi, a także ze względu na konieczność dywersyfikacji źródeł wytwarzania energii. Rozwój tej idei wynika m.in. z szeregu zalet mikrosieci energetycznych. Zalety te występują zarówno dla odbiorców energii i użytkowników sieci, jak również mają bardziej globalny charakter.
Przede wszystkim, mała, lokalna sieć energetyczna gwarantuje zwiększenie bezpieczeństwa energetycznego, umożliwiając utrzymanie dostaw nawet w sytuacjach awaryjnych. To istotna zaleta z punktu widzenia użytkowników sieci. Jednak ma również znaczenie szersze, ponieważ w obliczu istotnego przeciążenia krajowego systemu energetycznego, mikrosieci również stanowią element zwiększający bezpieczeństwo i ułatwiający zachowanie stabilności całego systemu.
Ponadto mikrosieci, korzystając w istotnym stopniu z odnawialnych źródeł energii, pozwalają na bardziej ekologiczne jej pozyskiwanie, co także ma pozytywny wpływ zarówno w wymiarze lokalnym, jak i globalnym. Z perspektywy takiego państwa, jak Polska, szerokie wdrożenie mikrosieci energetycznych może pozwolić na zmniejszenie zależności gospodarki od paliw kopalnych.
Kolejną zaletą tego rozwiązania jest minimalizacja strat energii. W przypadku tradycyjnych, centralnych systemów, straty przesyłowe mogą stanowić istotne wyzwanie. Natomiast w sytuacji małej sieci energetycznej problem odległości zanika, znacznie obniżając poziom strat przesyłowych poprzez rozproszenie energii.
Wśród podstawowych zalet projektowania, wdrażania i korzystania z mikrosieci warto również zwrócić uwagę na redukcję kosztów. Mikrosieć może w istotnym stopniu obniżyć ilość energii pozyskiwanej od zewnętrznego dostawcy, co zmniejsza koszty zakupu energii. Jest to skuteczne w szczególności w przypadku korzystania z rozwiązań pozwalających na optymalizację w tym zakresie. Co więcej, wytworzona nadwyżka prądu może stanowić nawet dodatkowe źródło dochodu poprzez ich sprzedaż do sieci.
Jak się projektuje mikrosieć elektroenergetyczną
Projektowanie mikrosieci energetycznych
Jak wygląda proces projektowania i wdrażania mikrosieci energetycznych? Oczywiście jest on uzależniony od skali inwestycji i jej zasięgu. Jednak jest kilka elementów, które mają dość uniwersalny charakter dla różnego rodzaju przedsięwzięć. Przede wszystkim, konieczne jest oszacowanie zapotrzebowania na energię odbiorców czy użytkowników projektowanej mikrosieci. Na etapie przygotowawczym należy także uwzględnić dostępność czy możliwość zastosowania różnych rozwiązań pozwalających na korzystanie z odnawialnych źródeł energii. Konieczne jest również przeprowadzenie audytu funkcjonujących urządzeń elektroenergetycznych czy dostępności do energii w tradycyjnym modelu.
Kolejny etap tego procesu to przygotowanie koncepcji funkcjonowania oraz konfiguracji projektowanej mikrosieci. Musi obejmować takie elementy, jak potencjalne połączenie z operatorem sieci dystrybucyjnej, uwzględniać wszystkie składowe sieci, o których była mowa powyżej, jak chociażby magazyny energii, a także szczegółowe założenia dotyczące zarządzania całą siecią. Proces wdrażania jest skomplikowany i wieloetapowy, ale nie wolno zapominać, że korzyści wynikające z funkcjonowania mikrosieci energetycznej również są istotne.
Mikrosieci elektroenergetyczne - podsumowanie
Chociaż koncepcja mikrosieci elektroenergetycznych jest stosunkowo młoda, to można powiedzieć, że stanowi już nie tylko przyszłość, ale wręcz staje się teraźniejszością. Należy spodziewać się, że w kolejnych latach, w obliczu wyzwań stojących przed sektorem energetycznym, mikrosieci będą zyskiwały na znaczeniu. Jak wynika z listy potencjalnych zalet - będzie to z korzyścią zarówno dla użytkowników mikrosieci, jak i w skali makro.