Energetyka

Wirtualna elektrownia jako innowacyjne narzędzie w zarządzaniu energią

Wyczerpywanie się złóż surowców naturalnych takich jak węgiel, ropa naftowa czy gaz ziemny wymusiło rozpoczęcie transformacji energetycznej, która dzieje się na naszych oczach. Dodatkowym czynnikiem przyczyniającym się do tego procesu są zmiany klimatyczne i troska o środowisko naturalne – odnawialne źródła energii mają teraz ogromne znaczenie w skali nie tylko europejskiej, ale także globalnej. OZE odgrywają coraz istotniejszą rolę w energetyce. Z tego powodu ciągle wzrasta zainteresowanie tematem, jakim jest wirtualna elektrownia.

Czym jest wirtualna elektrownia?

Pierwsze informacje o wirtualnej elektrowni pochodzą z 1997 roku. Terminem „wirtualne narzędzie” naukowiec Shimon Awerbuch określił pomysł stworzenia małych systemów zdolnych do zarządzania rozproszonymi zasobami energii w systemie elektroenergetycznym, który miałby działać w oparciu o koncepcję „wirtualnej chmury”. Jego poczynania były początkiem dla rozwijania się tej innowacyjnej technologii na większą skalę. VPP (ang. Virtual Power Plant) – jest to połączenie zdecentralizowanych jednostek w sieci elektroenergetycznej, koordynowanych za pomocą wspólnego systemu sterowania. Jednostkami tymi mogą być zarówno producenci energii elektrycznej (np. elektrownie węglowe, biogazowe, wiatrowe lub słoneczne) jak również prosumenci, czyli odbiorcy posiadający instalacje fotowoltaiczne w swoich domach. Elektrownia wirtualna ma więc na celu skupienie rozproszonych źródeł w jeden, logicznie połączony układ, zwiększający efektywność techniczną i ekonomiczną. Podstawą VPP jest inteligentne oprogramowanie łączące wielu wytwórców, magazyny energii i konsumentów w system, który umożliwia w czasie rzeczywistym planowanie i dostosowywanie produkcji i sprzedaży energii. Wirtualna elektrownia wykorzystuje inteligentne metody pomiarowe, które w bezpieczny i zautomatyzowany sposób mierzą zużycie oraz produkcję własnej energii. Jeden z istotniejszych czynników łączących jednostki to wspólny marketing energii elektrycznej i elastyczność całej grupy połączonych jednostek urządzeń produkujących energię. Wirtualna elektrownia, jako połączona sieć wielu wytwórców może sprzedawać energię elektryczną na giełdzie energii.

Zasada działania

Najważniejszą funkcję w wirtualnej elektrowni spełnia centralny system sterowania, który odpowiada za zarządzanie jednostkami produkującymi energię znajdującymi się w sieci. Zasadniczą różnicą między wirtualną a tradycyjną elektrownią jest fakt, iż VPP nie posiada własnego zakładu produkującego energię i zamiast tego łączy wiele mniejszych jednostek. Rozproszone instalacje, za pomocą specjalnego systemu informatycznego, skupiane są w większe układy i traktowane są przez operatora jak duża elektrownia. System ten przejmuje więc funkcję jednej elektrowni, reagującej na stany sieciowe i na polecenia skierowane przez operatorów sieci przesyłowych. Jeśli mowa o mocy wyjściowej, podlega ona ciągłym zmianom, gdyż na wirtualną elektrownię składają się głównie wytwórcy OZE, w dużej mierze produkujący energię elektryczną z paneli fotowoltaicznych. Jeżeli warunki nie pozwalają na produkowanie energii elektrycznej w danym momencie, elektrownie słoneczne czy wiatrowe dostarczają mniej mocy. Dlatego bardzo dobrym rozwiązaniem dla poprawy funkcjonalności VPP jest wkomponowanie w nią wytwórców wykorzystujących inne źródła energii, na przykład hydroelektrowni czy biogazowni. Współpraca wszystkich tych jednostek wytwórczych może znacząco poprawić działanie wirtualnej elektrowni [Nikonowicz, Ł., & Milewski, J. (2012)]. 

Zobacz także: Susza w USA. Niski poziom wody w Missisipi zagraża łańcuchom dostaw

Działania te stanowią podstawę wprowadzania inteligentnych systemów, określanych jako Smart Grid (ang. sieć inteligentna). Można to opisać jako sieci elektroenergetyczne, w których istnieje komunikacja pomiędzy wszystkimi uczestnikami rynku energii. Smart Grid ma na celu dostarczanie bardziej efektywnych usług energetycznych oraz zintegrowanie rozproszonych źródeł energii przy jednoczesnym obniżaniu kosztów. Rozwój tej technologii wydaje się być niezbędny w kontekście postępującej transformacji energetycznej, ponieważ jednostki wytwórcze oparte na źródłach odnawialnych charakteryzują się mniejszą mocą i rozmieszczane są w wielu miejscach w sieci. Rozbudowana sieć teleinformatyczna pozwala na sprawne zarządzanie tymi jednostkami. Podstawą rozwoju sieci Smart Grid jest więc rozbudowany system pomiarowy mający realny wpływ na dostęp do informacji o aktualnym stanie sieci elektroenergetycznej. Co więcej, technologia umożliwia precyzyjne określenie zużycia energii elektrycznej w danym czasie. Dzięki temu można na przykład ustalić okresy maksymalnego i minimalnego zapotrzebowania na energię wśród jej odbiorców.

Niewątpliwą zaletą tego systemu jest również duża elastyczność w zarządzaniu siecią, która umożliwia m.in. zdalny odczyt liczników, obserwację stanu sieci, przełączanie taryf czy archiwizację danych. Jednakże w Polsce w temacie wirtualnej elektrowni jest jeszcze dużo do zrobienia, gdyż przyłączanie rozproszonych źródeł energii do sieci rozdzielczych jest procesem długotrwałym i skomplikowanym. Znaczącym utrudnieniem jest w tym przypadku zmienne obciążenie sieci, co może wpływać na niezawodność pracy przy względnie wysokich poziomach generacji energii ze źródeł odnawialnych. Aby wprowadzać rozwiązania Smart Grid, polski sektor elektroenergetyczny musi udoskonalić istniejącą infrastrukturę i wprowadzić nowoczesne systemy zarządzania [Szczerbowski, R. (2011)]. Wymaga to sprawnej infrastruktury telekomunikacyjnej i zautomatyzowanych, nowoczesnych rozwiązań. Poprawa jakości w zakresie funkcjonowania sieci elektroenergetycznej pozwala na optymalizację i efektywniejsze wykorzystanie OZE oraz zintegrowanie mocno rozproszonej produkcji energii elektrycznej.

Źródło: Moixa

Dzielnica Wawer pionierem w zakresie funkcjonowania Wirtualnej Elektrowni

W lipcu ubiegłego roku pierwsza w Warszawie wirtualna elektrownia powstała w ramach Wawerskiego Klastra Energii, czyli projektu obejmującego współpracę z firmami i organizacjami pozarządowymi. Ma on na celu tworzenie warunków zrównoważonego i efektywnego rozwoju odnawialnych źródeł energii oraz poszerzania wiedzy mieszkańców. Jest to pierwszy krok w celu stworzenia ogólnomiejskiego systemu obejmującego instalacje OZE z różnych dzielnic. Istnieje wiele korzyści płynących z tego przedsięwzięcia zarówno dla m.st. Warszawa, jak i dla mieszkańców. VPP sprzyja poprawie lokalnego bezpieczeństwa energetycznego, wspierając jednocześnie rozwój technologii przyjaznych środowisku. Zamontowany na ścianie budynku urzędu wyświetlacz na bieżąco pokazuje, ile energii wyprodukowano, ile pieniędzy zaoszczędzono oraz ile dwutlenku węgla mniej wyemitowano dzięki OZE. Do Wirtualnej Elektrowni może podłączyć się każdy mieszkaniec dzielnicy Wawer posiadający instalację fotowoltaiczną w swoim domu. Co więcej, możliwość podłączenia się przez domową sieć internetową sprawia, iż przekazywanie danych ze swojego domu staje się szybkie, łatwe i nieobarczone kosztami.

Źródło: Portal Samorządowy

Zobacz także: 79% Polaków chce rozwoju energetyki wiatrowej. Postrzegamy to jako szansę na uniezależnienie się od Rosji

Czy warto inwestować w technologię VPP?

Szybko rosnące ceny prądu, gazu i ogrzewania już teraz budzą obawę o przyszłość i strategię energetyczną na najbliższe lata. Pojęcia takie, jak oszczędzanie energii czy efektywność energetyczna na stałe weszły do codziennego użytkowania. Wraz z dynamicznym rozwojem technologii informatycznych i telekomunikacyjnych, wirtualne elektrownie stają się w obecnych czasach rozwiązaniem bardzo atrakcyjnym z punktu widzenia ekonomicznego, jak i środowiskowego. Dodatkowo, źródła generacji rozproszonej w systemie elektroenergetycznym mogą ograniczać straty przesyłu i dystrybucji energii elektrycznej, nie wymagają rozległej infrastruktury sieciowej oraz mogą być wykorzystane jako źródła zasilania awaryjnego. Wirtualna elektrownia pozwala na odciążenie sieci dzięki inteligentnej dystrybucji mocy wytwarzanej przez poszczególne jednostki w okresach szczytowego obciążenia. Umożliwia również większą integrację zielonej energii z pozostałymi źródłami, jednocześnie stabilizując cały system energetyczny.

Podsumowując, mimo że koszty takich inwestycji są nadal wysokie, instalacje posiadające system zdalnego odczytu danych umożliwiają efektywniejsze gospodarowanie energią i generowanie oszczędności.  Połączenie wielu wytwórców pozwala w czasie rzeczywistym planować i dostosowywać produkcję energii oraz wpływać na jej ceny, redukując jednocześnie koszty operacyjne.

Źródła energii w Europie. Gdzie dominuje OZE, a gdzie gaz? [MAPA]

Polecane artykuły

Back to top button