Ultrakondensatory do zastosowań w sieciach elektroenergetycznych

Producenci energii i właściciele infrastruktury energetycznej stają przed wyzwaniem integracji tych nowych źródeł w celu zapewnienia niezawodności i jakości zasilania wymaganej przez klientów, rządowe organy regulacyjne oraz globalne standardy. Potrzebne są najbardziej opłacalne i niezawodne metody magazynowania energii, aby zagwarantować spełnienie kryteriów technicznych i biznesowych.

Produkowane przez firmę Maxwell Technologies ultrakondensatory, zwane także superkondensatorami, to komponenty do przechowywania energii o dużej mocy i wysokiej szybkości działania, które umożliwiają operatorom sieci opłacalną strategię rozwiązywania problemów z napięciem, częstotliwością i jakością zasilania. Oto pięć sposobów, jak ultrakondensatory mogą działać w nowoczesnej sieci energetycznej, wspierając jej efektywność.

Krótkotrwałe zastępowanie i rozruch generatorów

Generatory awaryjne zwykle utrzymywane są w stanie gotowości, więc mogą zwiększać lub zmniejszać wytwarzaną moc w zależności od wzrostu lub spadku jej zapotrzebowania. Ultrakondensatorowe systemy magazynowania energii mogą pomóc w zmniejszeniu zużycia paliwa przez generatory poprzez wypełnienie luki czasowej między nagłym pojawieniem się zapotrzebowania na moc oraz rozruchem generatorów, a także zapewnić aktywne wsparcia jako źródło dodatkowej mocy, zanim agregaty osiągną parametry znamionowe.

Regulacja częstotliwości

Odnawialne źródła energii, w tym wiatr i energia słoneczna, wprowadzają nieprzewidywalne zmiany w dystrybucji zasilania. Ultrakondensatorowe systemy magazynowania energii reagują na wahania w produkcji energii odnawialnej poprzez szybkie dostarczanie energii lub pobieranie nadwyżek mocy, pomagając ustabilizować zmiany częstotliwości sieci elektroenergetycznej.

Ograniczanie spadków napięcia

Krótkotrwałe spadki lub zapady napięcia są jednym z najbardziej kosztownych w eliminacji problemów związanych z jakością zasilania. Ultrakondensatory przyczyniają się do jej poprawy poprzez wstrzykiwanie do sieci energii niezbędnej do obsługi obciążeń i ograniczają ryzyko przestojów w newralgicznych obiektach. W porównaniu z akumulatorami i kołami zamachowymi ultrakondensatory zajmują mniejszą przestrzeń, charakteryzują się mniejszym całkowitym kosztem posiadania oraz wymagają znacznie rzadszego serwisowania.

Mikrosieci i obiekty o newralgicznym znaczeniu

Mikrosieci energetyczne to rozwiązania wykorzystywane w bazach wojskowych, kampusach uniwersyteckich, obiektach handlowych i przemysłowych oraz na obszarach odizolowanych od głównej sieci energetycznej. Ponieważ mikrosieci muszą być samowystarczalne, kluczowe jest tam utrzymanie odpowiedniej jakości i stabilności zasilania.

Systemy bazujące na ultrakondensatorach firmy Maxwell mogą zapewniać krótkotrwałe wsparcie w regulacji napięcia i częstotliwości oraz stabilizacji energii generowanej przez turbiny wiatrowe czy panele słoneczne. Mogą stanowić źródło mocy, zanim nastąpi rozruch generatorów, a także zostać włączone do hybrydowych systemów akumulatorowo-ultrakondensatorowych w celu zmniejszenia szybkości i częstotliwości ładowania i rozładowania akumulatorów, co pomaga wydłużyć ich żywotność.

Łagodzenie wahań energii słonecznej i wiatrowej

Gdy nie ma wiatru wprawiającego w ruch turbiny wiatrowe, a do paneli fotowoltaicznych nie docierają promienie słoneczne, dostępność generowanej przez nie energii drastycznie spada. Operatorzy sieci mogą wykorzystywać wysoką moc i dużą szybkość reakcji ultrakondensatorów do reagowania na milisekundowe i sekundowe zmiany wartości generowanej energii oraz wygładzać wahania powodowane przez niestabilne źródła energii odnawialnej.

Nowe rozwiązania na bazie ultrakondensatorów

W ostatnim czasie firma Maxwell Technologies poszerzyła swoją ofertę produktową o kilka nowych podsystemów bazujących na ultrakondensatorach, aby sprostać gwałtownie rosnącemu zapotrzebowaniu na niezawodne magazyny energii do zastosowań w sieciach oraz w mikrosieciach. Wieloletnie doświadczenie we współpracy z liderami w branży pozwoliło na opracowanie produktów pozwalających na pokonanie istniejących ograniczeń w zakresie magazynowania energii, szczególnie w aplikacjach wymagających dużej mocy i szybkiej reakcji, umożliwiając znaczną poprawę funkcjonalności i wydłużenie żywotności zasobników energii.

Nowe rozwiązania bazujące na ultrakondensatorach mogą pracować samodzielne lub w połączeniu z innego typu magazynami, takimi jak akumulatory, w celu optymalizacji zasobnika energii. Są zaprojektowane specjalnie do łatwej integracji ze standardowymi urządzeniami do kondycjonowania energii. Zastosowany w nich nowy inteligentny system zarządzania napięciem na ogniwach z funkcją komunikacji cyfrowej umożliwia diagnostykę na poziomie systemu, zapewniając niezawodność i długi okres eksploatacji.

Ultrakondensatorowy podsystem magazynowania energii

W ujęciu globalnym do budowy magazynów energii zazwyczaj wybierane są akumulatory, które często nie spełniają oczekiwań odnośnie do niezawodności i żywotności. Przez te ograniczenia akumulatorów przestoje w pracy magazynów energii na poziomie dni czy tygodni nie są rzadkością.

Poprawa niezawodności i trwałości magazynów jest niezbędna w związku z szybkimi zmianami na rynkach energii, które napędzają popyt na zasobniki zapewniające szybkość reakcji, operowanie wysoką mocą i dużą intensywność cykli ładowania-rozładowania.

Wszystkie te czynniki przyczyniają się do przedwczesnego starzenia się akumulatorów. Dlatego głównym zadaniem systemów ultrakondensatorowych jest zapewnienie klientom możliwości szybkiego dostarczania energii w niezawodny sposób, aby sprostać założeniom co do żywotności systemu lub ją wydłużyć.

Jednym z przykładów aplikacji sieciowych jest ultrakondensatorowy podsystem magazynowania energii jako integralny element statycznego kompensatora VAR i stabilizatora częstotliwości marki Siemens (Static VAR Compensator plus Frequency Stabilizer - SVC PLUS FS). To nowe rozwiązanie powstało dzięki połączeniu unikalnych innowacji technologicznych, jakie firmy Maxwell i Siemens mogą zaoferować branży elektroenergetycznej.

SVC PLUS FS zapewnia ekonomiczne, szybko reagujące, długoterminowe wsparcie w regulacji napięcia i częstotliwości w sieci, umożliwiając zakładom energetycznym oraz operatorom systemów dystrybucyjnych i przesyłowych poprawę kontroli nad zasilaniem. To naprawdę przełomowe rozwiązanie, które w czasie krótszym niż 50 ms może zapewnić moc bierną niezbędną do ustabilizowania sieci, zapewniając jednocześnie do 200 MW mocy czynnej zgromadzonej w ultrakondensatorach Maxwella.

Magazyn Centralny Centrum Sp. z o.o.