Energia 4.0

A jövő energiája

Amikor az egyirányú rendszer kétirányúvá válik – a napelemek terjedésének elosztóhálózati oldala

2020. február 21. 10:59 - energia4.0

HMKE – háztartási méretű kiserőmű, szaknyelven így hívják az egyre népszerűbb otthoni nappaneleket. A napenergia hasznosításának terjedése támogatja a karbonsemlegességet, ezért alapvető fontosságú, ugyanakkor az éven és napszakon belül is ingadozó energiaforrás komoly kihívás a hálózatoknak. Ezekről a kérdésekről talán kevesebb szó esik. Meg kell oldani ugyanis a csatlakozást, a tárolást és a feszültség-szabályozást. Alapvető változás, hogy akik eddig fogyasztók voltak, immár termelővé is váltak.

Kezdjük az aktuális nagy képpel! Magyarországon az energiahivatal (MEKH) adatai szerint 2019. I. félévének végén már 1144 MW összesített napenergia kapacitás működött, ebből 388,5 MW háztartási méretű kiserőműveknél (HMKE). Az otthoni megoldások mellett ez egyébként lehet akár egy iskola, vagy egy kisvállalkozás projektje is, a HMKE-knek a lenti három feltételnek kell megfelelniük:

  • a csatlakozási teljesítmény nem haladhatja meg az 50 kVA-t,
  • közcélú kisfeszültségű hálózathoz csatlakozik,
  • erőművi névleges teljesítőképessége nem haladja meg a felhasználó rendelkezésre álló csatlakozási teljesítményének mértékét.

f7a62822-2e05-4938-9439-08d5af568a3d.jpeg

Mindenki szereti

A napenergia hasznosítása egyre fontosabb az országnak, és szerencsére örvendetesen nőnek mind a kisebb-nagyobb parkok, mind az említett háztartási megoldások. Amikor Magyarország egyre bátrabb klímacélokat, karbonsemlegességet fogalmaz meg, a teljesen tiszta napenergia szerepe különösen felértékelődik. A hálózat végfelhasználói is érdekeltek, akik maguk állítják elő az általuk felhasznált áramot, így meglehet az a jó érzésük, hogy olcsó áramot használnak és csökkentik az ökolábnyomukat. Ráadásul az iparágban megtalálják a helyüket nemcsak a fogyasztók, hanem a fejlesztők, a villanyszereléshez értő építőipari cégek, a panelkereskedők, a banki finanszírozók is. Ahhoz azonban, hogy ez a fejlődés lehetséges legyen, a háttérben, az elosztóhálózatok oldalán számos kihívásnak kell megfelelni.

 

Mi van az elosztókkal?

Egyetlen szereplő van, akiknél pótlólagos haszon egyelőre nem jelentkezik, viszont pótlólagos kihívások, költségek és feladatok annál inkább, ők a hálózatok gazdái.

Nagyon leegyszerűsítve nekik kevesebb fogyasztást és sok-sok pótlólagos munkát, a rendszer új egyensúlytalanságainak a kezelését jelenti a bővülő számú napenergia projekt. Eddig is és a jövőben is kezelni fogja a hazai villamosenergia rendszer ezt a kihívást, ez nem kérdés, de ahogy a napenergia teret nyer, a feladat csak nő.

Márpedig folyamatosan teret nyer, az E.ON területén 2008-2019 között már 30979 háztartási méretű kiserőművet helyeztek üzembe, ami összesen 244 MVA kapacitás létrejöttét jelentette.

 

És akkor a kihívásokról!

Mit kell a hálózat üzemeltetőknek (angolul DSO-nak) ilyenkor megoldani?

Az ügyfeleink egy része fogyasztóból termelővé is válik, tehát úgy kell fenntartani, vagy javítani az ellátás minőségét, hogy egy alapvetően egyirányú rendszer kétirányúvá vált.

A kétirányúság mellett szintén új helyzetet jelent az egyidejűség. Alapesetben egy adott területen sohasem működik az összes fogyasztói berendezés egy időben, így statisztikai törvényszerűségeket alapul véve a hálózatot a szabvány szerint elegendő az összteljesítmény 22%-ra méretezni. A napelemeknél azonban ez másként van, ezek egyidejűsége 100%, ha süt a nap, mindegyik panel egyszerre termel. Így hosszútávon, amikor már nagy számú házon lesz napelem, a visszairányú áramlások miatt a hálózat átviteli kapacitásának számottevő bővítésére lehet szükség.

A megoldás sokféle lehet. A rövid távú válasz a meglevő rendszer „hegesztgetése”, illetve vannak a smart grid (okos hálózatok) összefoglaló névvel illetett innovatív megoldások is, decentralizált, automatizált, algoritmusokat követő mérő-, termelő- és tárolórendszerek.

Ésszerű újragondolással is érhetők el eredmények, pl. ha napos időben a B tarifás bojlereket nem éjszaka, hanem a déli csúcstermelési időszakban fűtjük fel, így az energia helyben, hőben tárolható. Az éjszakai hálózati kapacitás pedig megmaradhat a villanyautók otthoni töltésére.

 

Összeillesztés

Az alapprobléma a napsütés és a háztartási energiafogyasztás eltérő időszakossága. Milyen egyszerű lenne minden, ha egy adott háztartási fogyasztó mindig éppen annyi energiát termelne, mint amennyire az adott pillanatban szüksége van!

Csakhogy ez messze nem így van, a termelés és a fogyasztás nincs szinkronban, a napenergia napszak- és időjárásfüggő. Egy átlagos család leginkább reggel és este fogyaszt sok áramot, amikor mindenki otthon van, reggel készülődik, vagy koraeste süt, főz, tévét néz. Ilyenkor a nap alig, vagy egyáltalán nem süt, bezzeg, amikor a nap közepén a legjobban ragyog, jó eséllyel senki nincs otthon.

Ám a hálózatot úgy kell megtervezni, hogy a magas termelés és alacsony vételezési igények esetén éppen olyan jól működjön minden, mint az alacsony (nulla) termelés és a magas vételezés idején. Vagyis a feladat az, hogy a napelemes termelés feszültségnövelő hatását ki kell egyenlíteni a csúcstermeléses időszakban, később a csúcsfogyasztás időszakában az energiát a rendszerbe vissza kell táplálni.

És ez még csak a napi ciklikusság kezelése volt, ehhez jön még egy szezonális is.

 

A tartalékolási képesség

A hálózatüzemeltető szempontjából mindezt úgy kell kezelni, hogy nem foglalkozik energiatárolással, csakis a műszaki szükségletek szerint.

Meg kell oldani, hogy a naperőművek, amelyek képesek a teljesítmény áramlását az ellenkező irányúra fordítani, ne zavarják össze a rendszert, és a közcélú hálózaton a feszültségváltozás ne okozzon problémát, ne tegye tönkre például az otthoni műszaki berendezéseket. Ugyanígy azt is kezelni kell, ha napközben megfordul a hálózatba betáplálás és a vételezés dinamikája.

A napenergia-termelés miatti feszültségproblémákat mindenképpen csak pótlólagos beruházásokkal lehet elkerülni. Rövid távon foltozgatással, hálózat-fejlesztéssel, keresztmetszet-növeléssel, alállomásokkal, transzformátorok fejlesztésével, feszültség-szabályozókkal, új áramkörökkel, vagy éppen a „felesleges” áram elfogyasztására alkalmas eszközökkel.

 smart_grid.jpeg

Smart grid

Ezek is költséges megoldások, de vannak ennél sokkal hosszabb távú, modernebb lehetőségek is. A jövő iránya a smart grid vagyis az okos hálózat, amely nagyon trendi it-val, internettel, kommunikációs csatornákkal segíti a szolgáltatók és a fogyasztók közötti real time információáramlást, és az adatokra támaszkodva automatikusan képes segíteni a hálózat „munkáját”. Műszaki, gazdaságossági, biztonsági, hatékonysági, fenntarthatósági szempontok mentén is.

Erről szól a jövő, bár természetesen az országban már sok professzionális automata, algoritmusos megoldást alakítottak ki a különböző szereplők.

 

Levelek és kihívások

Az E.ON-nál alkalmazott „okos hálózatos” megoldások közül ilyen például a Levelek településen kialakított közcélú tároló, amely lokálisan biztosítja a napelemes rendszerek biztonságos és folyamatos üzemeléséhez szükséges hálózati fogadóképességet.

Az ilyen energiatároló célja éppen az, amit a fentiekben leírtunk, vagyis, hogy a feszültség ne emelkedjen a szabványok fölé, ne veszélyeztessen műszaki berendezéseket, és később biztonságosan visszatáplálható legyen.

Az elosztóhálózatra csatlakozó nappaneles felhasználók száma folyamatosan nő, növekszik az elosztott termelés részaránya, így a hálózatüzemeltetőknek bőven van feladatunk! És ez így van rendjén, az új energiavilág nem képzelhető el az elosztóhálózati infrastruktúra folyamatos fejlődése nélkül.

6 komment
Címkék: napelem

A bejegyzés trackback címe:

https://ajovoenergiaja.blog.hu/api/trackback/id/tr615484180

Kommentek:

A hozzászólások a vonatkozó jogszabályok  értelmében felhasználói tartalomnak minősülnek, értük a szolgáltatás technikai  üzemeltetője semmilyen felelősséget nem vállal, azokat nem ellenőrzi. Kifogás esetén forduljon a blog szerkesztőjéhez. Részletek a  Felhasználási feltételekben és az adatvédelmi tájékoztatóban.

midnightcoder2 2020.02.21. 11:51:25

Mondjuk a hálózatot amúgy is fejleszteni kell, jönnek az elektromos autók, és ha ezt a CO2 mentes dolgot komolyan gondoljuk, akkor idõvel az elektromos fûtés is.

Serény Vélemény 2020.02.21. 13:34:04

"A napenergia-termelés miatti feszültségproblémákat mindenképpen csak pótlólagos beruházásokkal lehet elkerülni. "

Hát igen, és ez az a pont, amikor az egész bukik, ugyanis hiába olcsóbb a napelemes áram elvileg, ha ki kell két falu/településrész között építeni hozzá a nagyobb terhelhetőségű hálózati elemeket, vastagabb vezetéket, nagyobb oszlopokat, új transzformátorokat.
Ráadásul mindegyiket roppant mód túlméretezve, hogy ha lehet, azér' öt év múlva se égjen le, mert a megtérülése lehet, hogy csak tizenévekben mérhető...

igazi hős 2020.02.21. 13:35:03

A poszter sosem foglalkozott a valósággal, csak fordított egy cikket? Nem volt értelme.
Csak a legfeltűnőbb "eltérések a valóságtól": amíg a helyi fogyasztást nem múlja felül a helyi termelés, addig az elosztónak nemhogy költsége vagy fejlesztési igénye nincs, de csökken a költsége; a házi erőművek termelése még jó ideig bőven alatta marad a rendszer képességeinek (800 MW forgó tartalék van a rendszerben); ha a vezérelt fogyasztást az éjszakai időszakról átteszed, azzal az éjszakai túltermelést növeled, azaz 0 közeli áramot csinálsz a napközbeni drága áramból. (A villanyautós, MAVIR-ból vezérelt töltésre visszatérünk, ha majd több 10-100 MW áramfelvételű autó lesz az országban, ami a többség 3-7 kW-os házi töltőjével nem mostanában lesz.)

midnight coder 2020.02.21. 19:14:58

@Serény Vélemény: Mindenképp át kell építeni. Egyrészt mert semmi nem tart örökké, másrészt pedig egyre több dolog megy villanyról.

eßemfaßom meg áll · http://tahobloggerek.blog.hu 2020.02.22. 08:19:01

Azért valami történhetett az indexnél, egy ideje már nem csak netto megújulófelszopó posztokat tesznek címlapra. Valakinek elkezdett kifejlődni az agya náluk?

will 2020.03.09. 09:06:05

@igazi hős: " fordított egy cikket" - Nem hiszem, hogy fordítania kellett volna, hiszen konkrétan hazai statisztikák és saját E.ON-os területei adatok vannak benne, ez nem olyasmi, amihez angol cikkeket kellene fordítani, hanem jó eséllyel ért hozzá....