{"id":8101,"date":"2015-05-05T09:24:59","date_gmt":"2015-05-05T07:24:59","guid":{"rendered":"http:\/\/www.wp.elektrosystemy.pl\/?p=8101"},"modified":"2016-05-18T15:43:21","modified_gmt":"2016-05-18T13:43:21","slug":"hybrydowe-systemy-fotowoltaiczne","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/elektrosystemy.pl\/?p=8101","title":{"rendered":"Hybrydowe systemy fotowoltaiczne"},"content":{"rendered":"

\"ES_05_2015\"<\/a>Aby zrealizowa\u0107 hybrydowy system wytwarzania energii (np. do produkcji energii na potrzeby w\u0142asne), konieczne jest zastosowanie przetwornicy umo\u017cliwiaj\u0105cej integracj\u0119 r\u00f3\u017cnych \u017ar\u00f3de\u0142 wytw\u00f3rczych oraz banku magazynuj\u0105cego energi\u0119. Przetwornica wyposa\u017cona jest w elektronik\u0119 steruj\u0105c\u0105 przep\u0142ywem energii od \u017ar\u00f3de\u0142 do odbiornik\u00f3w i od \u017ar\u00f3de\u0142 do banku energii oraz ewentualnie od \u017ar\u00f3de\u0142 do sieci elektroenergetycznej z uwzgl\u0119dnieniem zaprogramowanych priorytet\u00f3w.<\/strong><\/p>\n

Zgodnie z uproszczon\u0105 definicj\u0105 \u2013 hybrydowy system elektroenergetyczny wykorzystuje wi\u0119cej ni\u017c jedno \u017ar\u00f3d\u0142o energii elektrycznej (rzadziej ciep\u0142a) o charakterze lokalnym. \u0179r\u00f3d\u0142em takim mo\u017ce by\u0107 zar\u00f3wno generator, np. turbina wiatrowa lub panel fotowoltaiczny, jak i lokalny magazyn energii, np. akumulator. System hybrydowy mo\u017ce by\u0107 zwi\u0105zany z sieci\u0105 lub od niej niezale\u017cny, zwykle jednak oczekuje si\u0119, \u017ce zapewni zasilanie bezprzerwowe dla wydzielonej linii elektrycznej. Bior\u0105c pod uwag\u0119 niestabilny charakter wi\u0119kszo\u015bci \u017ar\u00f3de\u0142 odnawialnych, zapewnienie nawet cz\u0119\u015bciowej autonomii wymaga zastosowania bufora w postaci magazynu energii (najcz\u0119\u015bciej akumulator\u00f3w). Niew\u0105tpliw\u0105 przewag\u0105 system\u00f3w hybrydowych nad systemami jedno\u017ar\u00f3d\u0142owymi jest lepsze dopasowanie chwilowej mocy \u017ar\u00f3d\u0142a do chwilowej mocy obci\u0105\u017cenia.<\/p>\n

\"Rys.

Rys. 1. Przyk\u0142adowa konfiguracja hybrydowego systemu zasilania<\/p><\/div>\n

Hybrydowy system fotowoltaiczny<\/strong><\/p>\n

Roz patruj\u0105c prosty przypadek systemu hybrydowego z dwoma \u017ar\u00f3d\u0142ami lokalnymi \u2013 generator fotowoltaiczny wraz z bateri\u0105 akumulator\u00f3w: system taki w letni dzie\u0144 produkuje okre\u015blon\u0105 ilo\u015b\u0107 energii w ci\u0105gu doby, jednak ca\u0142a produkcja przypada mi\u0119dzy godzin\u0105 6:00 a 19:00, w tym 50% mi\u0119dzy 10:00 a 14:00. Dzi\u0119ki mo\u017cliwo\u015bci magazynowania energii w akumulatorach, system taki mo\u017ce zasila\u0107 okre\u015blone odbiorniki r\u00f3wnie\u017c poza tymi godzinami. Jednocze\u015bnie jest w stanie kompensowa\u0107 chwilowe niedobory mocy powsta\u0142e wskutek okresowego zachmurzenia lub kr\u00f3tkotrwa\u0142ego za\u0142\u0105czenia odbiornik\u00f3w o znacznych mocach (np. grza\u0142ek). System hybrydowy ma zatem mo\u017cliwo\u015b\u0107 zwi\u0119kszenia lokalnej konsumpcji wyprodukowanej w generatorze fotowoltaicznym energii do poziomu znacznie wy\u017cszego ni\u017c systemy pozbawione w\u0142asnego banku energii. Ponadto mo\u017cliwo\u015b\u0107 integrowania wielu r\u00f3\u017cnych generator\u00f3w np. fotowoltaicznego i wiatrowego, w kt\u00f3rych moc chwilowa zale\u017cy od innych czynnik\u00f3w, pozwala ograniczy\u0107 rol\u0119 baterii akumulator\u00f3w do pracy buforowej, tym samym wyd\u0142u\u017cy\u0107 okres ich eksploatacji.<\/p>\n

\"Rys.

Rys. 2. Sterowanie przep\u0142ywem energii (SmartBoost)<\/p><\/div>\n

Przetwornice w systemach hybrydowych<\/strong><\/p>\n

Aby zrealizowa\u0107 system hybrydowy, konieczne jest zastosowanie przetwornicy umo\u017cliwiaj\u0105cej integracj\u0119 r\u00f3\u017cnych \u017ar\u00f3de\u0142 wytw\u00f3rczych oraz banku magazynuj\u0105cego energi\u0119. Urz\u0105dzenie takie wyposa\u017cone jest w elektronik\u0119 steruj\u0105c\u0105 przep\u0142ywem energii od \u017ar\u00f3de\u0142 do odbiornik\u00f3w i od \u017ar\u00f3de\u0142 do banku energii oraz ewentualnie od \u017ar\u00f3de\u0142 do sieci elektroenergetycznej z uwzgl\u0119dnieniem zaprogramowanych priorytet\u00f3w. Je\u015bli system ma odpowiada\u0107 na potrzeb\u0119 zwi\u0119kszenia lokalnej konsumpcji, priorytetem jest zasilanie lokalnych odbiornik\u00f3w bezpo\u015brednio ze \u017ar\u00f3d\u0142a wytw\u00f3rczego, w dalszej kolejno\u015bci do\u0142adowywanie banku energii i dopiero w sytuacji, kiedy nadwy\u017cki energii mia\u0142yby by\u0107 zmarnowane \u2013 oddawanie ich do sieci. Na rysunku 1 przedstawiono przyk\u0142adowy schemat systemu hybrydowego integruj\u0105cego wiele \u017ar\u00f3de\u0142 poprzez przetwornic\u0119, nazywan\u0105 falownikiem wyspowym. Po stronie wyj\u015bciowej (AC) falownika wyspowego znajduje si\u0119 linia zasilana bezprzerwowo z baterii akumulator\u00f3w, do kt\u00f3rej przy\u0142\u0105czono dodatkowe \u017ar\u00f3d\u0142a poprzez falowniki sieciowe. Po stronie DC falownika wyspowego znajduj\u0105 si\u0119 dodatkowe generatory, kt\u00f3re do\u0142adowuj\u0105 bank energii (akumulatory) oraz umo\u017cliwiaj\u0105 zasilanie dodatkowych odbior\u00f3w DC. System w tej konfiguracji umo\u017cliwia magazynowanie nadwy\u017cek powsta\u0142ych zar\u00f3wno po stronie AC, jak i DC. Falownik wyspowy podtrzymuje zasilenie (sygna\u0142) na swoim wyj\u015bciu w przypadku zaniku napi\u0119cia w sieci, tym samym dodatkowe \u017ar\u00f3d\u0142a AC nadal mog\u0105 pracowa\u0107 w obr\u0119bie wydzielonej linii AC. W szczeg\u00f3lnym przypadku falowniki sieciowe nadal mog\u0105 oddawa\u0107 nadwy\u017cki energii do sieci elektroenergetycznej poprzez zamkni\u0119t\u0105 szyn\u0119 transferow\u0105 falownika wyspowego.
\n\"remka_emiter\"<\/p>\n

\"Rys.

Rys. 3. Przetwornica wyspowa Studer serii XTH<\/p><\/div>\n

System zarz\u0105dzania przep\u0142ywem energii<\/strong><\/p>\n

Producenci przetwornic do system\u00f3w hybrydowych intensywnie rozwijaj\u0105 mo\u017cliwo\u015bci transferowania energii pomi\u0119dzy interfejsami AC (wej\u015bcie) \u2013 DC \u2013 AC (wyj\u015bcie). Podstawowym zadaniem falownika wyspowego jest maksymalne wykorzystanie lokalnych \u017ar\u00f3de\u0142, kt\u00f3rych chwilowa moc mo\u017ce ulega\u0107 istotnym wahaniom w czasie (np. zale\u017cnie od nas\u0142onecznienia). Przetwornice umo\u017cliwiaj\u0105ce integracj\u0119 systemu hybrydowego z sieci\u0105 elektroenergetyczn\u0105 musz\u0105 zatem dysponowa\u0107 algorytmem p\u0142ynnie dostosowuj\u0105cym nat\u0119\u017cenie pr\u0105du p\u0142yn\u0105cego z sieci do odbiornik\u00f3w w stosunku do maksymalnego pr\u0105du mog\u0105cego p\u0142yn\u0105\u0107 z lokalnych \u017ar\u00f3de\u0142. Przyk\u0142adem implementacji takiego rozwi\u0105zania mog\u0105 by\u0107 przetwornice serii XT szwajcarskiej firmy Studer Innotec, wykorzystuj\u0105ce algorytm SmartBoost. Udzia\u0142 energii p\u0142yn\u0105cej do odbiornik\u00f3w z lokalnego \u017ar\u00f3d\u0142a (np. generatora fotowoltaicznego) zale\u017cy od stanu na\u0142adowania baterii akumulator\u00f3w (funkcja napi\u0119cia). Przy odpowiednim poziomie zmagazynowanej energii algorytm ogranicza pr\u0105d z sieci na rzecz pr\u0105du z lokalnego \u017ar\u00f3d\u0142a. Idea dzia\u0142ania algorytmu zosta\u0142a przedstawiona na rysunku 2.
\nPrzetwornice Studer umo\u017cliwiaj\u0105 r\u00f3wnie\u017c integracj\u0119 \u017ar\u00f3de\u0142 po stronie wyj\u015bciowej AC (linia podtrzymywanego zasilania). Zgodnie z rysunkiem 1 energia p\u0142ynie w pierwszej kolejno\u015bci do odbiornik\u00f3w AC, a nadwy\u017cki do\u0142adowuj\u0105 akumulator poprzez uk\u0142ad prostowniczy wbudowany w falownik wyspowy.
\nJe\u015bli instalacja pracuje autonomicznie (brak sieci elektroenergetycznej), moc \u017ar\u00f3d\u0142a AC przy\u0142\u0105czonego poprzez falownik sieciowy jest regulowana przez przetwornic\u0119 wyspow\u0105 generuj\u0105c\u0105 sygna\u0142 o wy\u017cszej cz\u0119stotliwo\u015bci (>50 Hz), a\u017c do ca\u0142kowitego odci\u0119cia falownika sieciowego wskutek zadzia\u0142ania zabezpieczenia nadcz\u0119stotliwo\u015bciowego. Chroni to bateri\u0119 akumulator\u00f3w przed prze\u0142adowaniem i umo\u017cliwia dynamiczn\u0105 zmian\u0119 obci\u0105\u017cenia po stronie wyj\u015bciowej AC.<\/p>\n

mgr in\u017c. Szymon Witoszek<\/strong>
\nAutor jest kierownikiem <\/strong>
\ndzia\u0142u fotowoltaiki <\/strong>
\nw firmie Emiter Net<\/strong><\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

Aby zrealizowa\u0107 hybrydowy system wytwarzania energii (np. do produkcji energii na potrzeby w\u0142asne), konieczne jest zastosowanie przetwornicy umo\u017cliwiaj\u0105cej integracj\u0119 r\u00f3\u017cnych \u017ar\u00f3de\u0142 wytw\u00f3rczych oraz banku magazynuj\u0105cego energi\u0119. Przetwornica wyposa\u017cona jest w elektronik\u0119 steruj\u0105c\u0105 przep\u0142ywem energii od \u017ar\u00f3de\u0142 do odbiornik\u00f3w i od \u017ar\u00f3de\u0142 do banku energii oraz ewentualnie od \u017ar\u00f3de\u0142 do sieci elektroenergetycznej z uwzgl\u0119dnieniem zaprogramowanych priorytet\u00f3w.…<\/p>\n","protected":false},"author":3,"featured_media":8105,"comment_status":"closed","ping_status":"closed","sticky":false,"template":"","format":"standard","meta":[],"categories":[827,613],"tags":[733,651],"_links":{"self":[{"href":"https:\/\/elektrosystemy.pl\/index.php?rest_route=\/wp\/v2\/posts\/8101"}],"collection":[{"href":"https:\/\/elektrosystemy.pl\/index.php?rest_route=\/wp\/v2\/posts"}],"about":[{"href":"https:\/\/elektrosystemy.pl\/index.php?rest_route=\/wp\/v2\/types\/post"}],"author":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/elektrosystemy.pl\/index.php?rest_route=\/wp\/v2\/users\/3"}],"replies":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/elektrosystemy.pl\/index.php?rest_route=%2Fwp%2Fv2%2Fcomments&post=8101"}],"version-history":[{"count":1,"href":"https:\/\/elektrosystemy.pl\/index.php?rest_route=\/wp\/v2\/posts\/8101\/revisions"}],"predecessor-version":[{"id":8106,"href":"https:\/\/elektrosystemy.pl\/index.php?rest_route=\/wp\/v2\/posts\/8101\/revisions\/8106"}],"wp:featuredmedia":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/elektrosystemy.pl\/index.php?rest_route=\/wp\/v2\/media\/8105"}],"wp:attachment":[{"href":"https:\/\/elektrosystemy.pl\/index.php?rest_route=%2Fwp%2Fv2%2Fmedia&parent=8101"}],"wp:term":[{"taxonomy":"category","embeddable":true,"href":"https:\/\/elektrosystemy.pl\/index.php?rest_route=%2Fwp%2Fv2%2Fcategories&post=8101"},{"taxonomy":"post_tag","embeddable":true,"href":"https:\/\/elektrosystemy.pl\/index.php?rest_route=%2Fwp%2Fv2%2Ftags&post=8101"}],"curies":[{"name":"wp","href":"https:\/\/api.w.org\/{rel}","templated":true}]}}