Mikronät och deras roll för att säkra framtida energiautonomi

Det är en stor migration på gång inom energisektorn. För att komma till rätta med ökande oro över klimatförändringarna och minska CO2-utsläppen är elproduktion baserad på fossila bränslen nu på väg att fasas ut. Följaktligen kommer en allt större andel av elen som levereras via nätet att komma från förnybara energikällor (som vind, värme och sol).

Istället för att ha ett fåtal storskaliga elproduktionsanläggningar (som koleldade kraftverk) kommer en ny decentraliserad topologi att användas, med elektricitet som kommer från en mängd distribuerade platser av varierande storlek. Som ett direkt resultat av detta kommer företag, kommunala organ och olika andra organisationer att ges chansen att helt förändra sina energistrategier – vilket gör det möjligt för dem att få avsevärt större energiautonomi än tidigare. Vi går in i mikronätets era.

Bild 1: Siemens Microgrid-aktiverade FoU-campus i Princeton

Det föränderliga energilandskapet

Med energikostnader som stiger i en aldrig tidigare skådad takt, måste organisationer hantera storleken på sina elräkningar. Av företagsansvar och varumärkesskäl letar de också efter att hitta sätt att minska storleken på sitt koldioxidavtryck.

Genom att kunna undvika överberoende av nätet finns det potential för sådana organisationer att minska sina driftskostnader och öka lönsamheten, samtidigt som de främjar sina gröna meriter. Många av dem vill istället därför ta till sig mikronätsteknik.

Enligt analytikerföretaget Allied Research , upplever den globala mikronätmarknaden för närvarande tvåsiffrig tillväxt – med nära 15% sammansatt årlig tillväxttakt (CAGR) som förväntas från nu till 2030. Som ett resultat förväntas det vara värt svindlande 59,7 miljarder dollar årligen i slutet av detta decennium.

Anledningar att byta till ett mikronätarrangemang

Det finns många fördelar som kan erhållas via mikronätteknik – och det är detta som för närvarande gör det väldigt tilltalande. Bland de viktigaste för organisationer och samhällen att överväga är följande:

När förnybar energi börjar bli ansvarig för merparten av elproduktionen kommer nätet att bli mer mottagligt för fluktuationer i utbudet. Det är känt att strömavbrott kan bli vanligare som ett resultat. Att ha sin egen dedikerade elproduktionskapacitet är därför något som organisationer/samhällen är angelägna om att utforska. Detta kommer innebära att de har en elförsörjning som är mer robust och fullt ut tillförlitlig.

Även om det kommer att vara anslutet till huvudnätet under en stor del av tiden, när ett mikronät väl är i “ö-läge” kan det fungera helt oberoende av huvudnätet. Det innebär att mikronätet kan fortsätta att leverera el till belastningar det har tilldelats, även när ett strömavbrott har inträffat på stamnätet.

Då elproduktion i mikronät kommer att ligga närmare de tilldelade lasterna, behöver elen inte transporteras över större avstånd. Detta innebär att kraftledningsförlusterna är avsevärt lägre, så högre effektivitetsnivåer kan uppnås.

Förutom strömavbrott finns det också potential för att storskaliga eldistributionsnät kan drabbas av cyberattacker. Hittills har fallen av detta inträffat relativt sällan, men hotet blir allt mer uppenbart. Däremot är det inte troligt att mindre lokala mikronät kommer att visa sig vara intressanta mål för sådan aktivitet.

För att förbättra leveransmotståndskraften och öka effektiviteten finns det dessutom möjlighet för organisationer att utnyttja sina mikronät och bli nettoproducenter av el – snarare än att bara förbli konsumenter. Genom att sälja all överskottsel som genereras genom deras förnybara energikällor på plats tillbaka till elbolag, kommer de att kunna lägga till en extra intäktsström till sina respektive affärsmodeller.

Som redan nämnts kommer produktionen från förnybara energikällor att vara intermittent. Detta innebär återigen att det finns en öppning för organisationer att använda delar av sina mikronätinstallationer för att stödja huvudnätet. De energilagringsreserver som finns tillgängliga för dem kommer att vara ovärderliga för att hjälpa stamnätet att möta de krav som ställs på det vid vissa tidpunkter. Topperioderna för elproduktion ffrån förnybara energikällor kommer inte vara anpassade till konsumenters maximala elförbrukning. Så genom att kunna tillföra energi som lagrats i batteribanker på anslutna mikronätsplatser kan de akuta påfrestningar som stamnätet kommer att utsättas för lindras.

De tekniska utmaningarna

Det kommer att vara av yttersta vikt att mikronätinstallationer kan konfigureras för att leverera förhöjda prestandanivåer, så att de fulla fördelarna med implementeringen av dem kan ses. De måste också vara så kostnadseffektiva som möjligt för att få ut så mycket som möjligt av den förhandsinvestering som görs och minimera de finansiella riskerna. För att göra det är tillgång till rätt utvecklingsverktyg plus all nödvändig kontroll- och övervakningsutrustning säkerligen högprioriterade.

Vid sidan av dessa kommer framväxten av mer sofistikerad och anpassningsbar energihanterings- och analysmjukvara att innebära att inhämtad data kan granskas för att göra förbättringar i systemet. Genom att göra detta kommer man, när ett mikronät har byggts, att kunna säkerställa att anläggningens/samhällets långsiktiga elbehov tillgodoses på mest effektiva sätt.

Att välja lösningar för att stödja mikronätinstallationer

Som en del av sitt pågående mål att driva ytterligare automation och digital transformation, är en av Siemens största leveranskedjepartner i Europa. Genom det nära partnerskapet som har etablerats med Siemens är Elfa Distrelec väl positionerat för att stödja sina kunder i att nå sina mikronätsmål – hjälpa dem genom att tillhandahålla avancerade övervaknings- och kontrollösningar.

Bild 2: Siemens 7KM PAC3120 energimätare

Med hjälp av kan elförbrukningsdata registreras korrekt. Dessa enheter är tillämpliga i alla geografiska områden, då såväl 50Hz som 60Hz nätfrekvenser stöds. De kan hantera 24VAC matningsspänning och kompakta formfaktorer gör dem enkla att installera. 10 Mbps Ethernet I/O finns, via vilka de kan samverka med automations- och energihanteringsplattformar på högre nivå. 7KM PAC3120s systermodell, PAC2200, överensstämmer med EU:s M-Bus mätkommunikationsstandard.

Figur 3: SIMATIC S7-1500 styrenheter från Siemens

Siemens levererar en bitberäkningstid på under 1ns och är mycket lämpade för den kantbaserade bearbetning som mikronätsystem behöver. De har en modulär konstruktion som gör att funktionaliteten kan skalas upp vid behov. IP20-skydd innebär att de kan användas i utmanande applikationsmiljöer.

Bild 4: En molnansluten Siemens Logo 8.3! Logikmodul

Bestående av både Modbus TCP/IP och Ethernet I/O för att maximera deras anpassningsförmåga, och med intuitiv dra-och-släpp-programmering för att påskynda systemutvecklingsscheman, har Siemens många av de viktiga egenskaper som kommer att underlätta implementering av mikronät. Den verkliga skillnaden är dock molnanslutningen som erbjuds. Den integrerade webbservern kan vara direkt värd i molnet, så att användare kan visualisera alla relevanta parametrar som övervakas, för senare insikter. Anpassningsbarheten av webbservern gör det möjligt att tillgodose ett brett spektrum av specifika krav. Dessutom ger TLS-kryptering en hög grad av säkerhet.

Mikronät i drift

För att illustrera de många fördelarna med att använda mikronät har Siemens grundat en . Detta unika åtagande fungerar som ett högprofilerat exempel på vad som kan åstadkommas. Den visar inte bara upp de senaste mikronätinnovationerna, den fungerar också som en testbädd för att testa nya idéer som sedan kommer att tillämpas på nästa generations mikronätsinstallationer över hela världen.

Slutsats

Det är uppenbart att användningen av mikronät kommer att vara en viktig bidragsgivare till en mer hållbar framtid, vilket möjliggör låg kostnad, miljövänlig produktion och leverans av el på en mer lokal basis, med större effektivitet och säkerhet som resultat. Genom att anta en mikronätsmetod kommer organisationer att kunna få ökad energiautonomi. Det kommer att göra dem mindre sårbara för strömavbrott på stamnätet, göra det möjligt för dem att uppfylla sina gröna mål och även minska deras totala driftskostnader. Det är dock ingen enkel process.

Tack vare hårdvaran och medföljande verktyg som Siemens erbjuder kan stödja kunder när de börjar distribuera mikronätinfrastruktur vid sina anläggningar. Kunder kommer att kunna få teknisk expertrådgivning för att driva beslutsfattandet. Via detta kommer de att kunna konceptualisera layouten av ett lämpligt mikronät, bestämma den bästa förnybara och lagringstekniken för projektet, samt uppskatta vad återbetalningstiden kommer att bli. Försedda med strömmar av ständigt uppdaterad data, kommer de sedan att ha kapacitet att undersöka energiflödena för alla beståndsdelar i sina anläggningar, så att de kan upprätthålla kontinuerlig optimal prestanda. Det kommer att finnas utrymme för dem att identifiera var eventuella förbättringar kan göras, samt att genomföra beredskapsplanering och förbereda uppgraderingar.

Total
0
Shares
Tidigare inlägg

Förstärkt verklighet i Industry 4.0

Relaterade inlägg