Heimild: generatorsource.com
Hugmyndin um örnet hefur verið til í mörg ár. Aðeins nýlega hafa þau náð umtalsverðu fylgi og pressu þar sem mörg ný verkefni verða að veruleika og eru í framleiðslu. Bloom Energy greindi nýlega frá því að 500 ný örnet séu í vinnslu eða að verða tekin í notkun frá og með þessu ári (2019) og heildartölur um allan heim eru á mörgum GW sviðinu.
Í kjarnanum er smánetkerfi sem er lítið raforkukerfi sem er sett upp til að stjórna dreifðum orkuauðlindum og getur falið í sér endurnýjanlega orku (sól, vindorka og/eða vatnsorka) með öðrum óendurnýjanlegum orkugjöfum (svo sem dísilrafstöðvum, gasturbínum, o.s.frv.). Þessi örnet stjórna venjulega orkuálagi margra kynslóðakerfa og nota einnig einhvers konar orkugeymslukerfi. Þeir vinna með og stjórna þessu öllu með mismunandi gerðum hugbúnaðar og stýrikerfa. Hægt er að setja þau upp til að starfa samhliða netkerfi og einnig til að keyra í sjálfstæðum ham í neyðartilvikum eða út frá sérstökum þörfum.
Microgrid Grundvallaratriði - Hvað er Microgrid
Orkumálaráðuneyti Bandaríkjanna (DOE) skilgreinir örnet sem "Hópur samtengdra álags og dreifðra orkuauðlinda innan skýrt skilgreindra rafmarka sem virkar sem ein stjórnanleg eining með tilliti til netsins. Örnet getur tengst og aftengt netið til að gera því kleift að starfa bæði í net- og eyjuham“.
Að auki heldur DOE því fram: „Microgrids hafa verið auðkennd sem lykilþáttur snjallnetsins til að bæta til að bæta afl áreiðanleika og gæði, auka
orkunýtni kerfisins og að veita einstökum notendastöðum möguleika á sjálfstæðu neti". Ávinningurinn af því að nota örnetstækni getur verið:
- Samþættast við rist og margar snjallnetstækni
- Samþætting dreifðrar og endurnýjanlegrar orku, dregur úr hámarksálagi
- Tryggir að orka sé afhent fléttum með mikilvæga orkuþörf
Önnur samtök skilgreina örnet á svipaðan hátt, þar á meðal hugmyndina um marga álag og eyjaframleiðslu. Eyjaframleiðsla er afl sem kemur frá vindorku, sólarorku, vatnsaflsframleiðslu eða dísel/NG framleiðslu.
Skýringin á fyrstu myndinni er örnet sem notar raforku sem aðaluppspretta. Vind- og sólarbúið knýr rafhlöðubanka til neyðarnotkunar þegar rafmagn tapast. Báðir eru venjulega tengdir við netið til að lækka rekstrarkostnað aðstöðunnar. Þegar rafmagn tapast er skipt yfir í rafhlöðuorku frá vind- og sólaruppsetningu. Rafalarnir fara í gang og taka á sig álag frá rafhlöðunum. Byggingar hleðsluhliðar hringrásarinnar sjá ekki aflsveiflu vegna hönnunar dreifikerfisins. Þegar raforku er skilað til baka er álaginu skilað til veituveitunnar og vararafstöðvum lokað. Vind- og sólarorkubú fara aftur í eðlilegan rekstur.
Margir þættir fara inn í hönnun og smíði örnets. Framfarir í orkuframleiðslu og dreifingartækni gera ráð fyrir kerfum sem draga úr orkunotkun, nota grænar framleiðsluaðferðir og uppfylla mikilvægar kröfur um aflgjafa. Grunnupplýsingar fyrir hvern aflgjafa og stjórnkerfi eru lýst hér að neðan. Smíði þessa örnets er skálduð en gerð að hugmyndum frá DOE verkefnum.
Rafmagn og álag
Algengustu smánet nota raforku frá staðbundnu raforkufyrirtæki sem aðalveitu. Örnet sem staðsett eru á afskekktum stöðum geta notað vatnsaflsframleiðslu sem frumafl eða notað jarðefnaeldsneytisverksmiðju sem frumafl.
Virkjanir framleiða háspennu rafmagn. Sumir nota þrepaspenna til að auka spennu til að flytja í tengivirki. Aðveitustöðvar fá spennu frá virkjunum með háspennulínum. Spenna er stillt að kröfum og dreift til viðskiptavina.
Sjúkrahús, ríkisfangaaðstaða og gagnaver eru nokkrar af þeim atvinnugreinum sem krefjast óafbrigðans aflgjafa (UPS). Margar hafa margar byggingar sem krefjast stöðugs orku. Sumar bygginganna geta verið með svæði sem krefjast einangraðs aflgjafa vegna spennu, straumstyrks og/eða tíðnikrafna.
Þessar mannvirki eyða miklu afli til að sinna eðlilegum daglegum rekstri. Þeir fá rafmagn frá háspennulínum í aðveitustöð sem er tileinkuð samstæðunni. Spenna er stillt að æskilegum stigum með því að nota þrepa- eða niðurþrepspenna. Allt afl fer í gegnum rofa og stjórnborð til dreifingar um byggingar.
Hver bygging táknar rafmagnsálag. Það er hægt að hafa fleiri en eina sérstaka farm í byggingu. Dæmi um aukaálagspunkt í byggingu er tíðnibreytir. Einn jákvæður spennutoppur og einn neikvæður spennutoppur jafngilda einni lotu (Hz). Algengt framboð er 50 Hz eða 60 Hz. Sum búnaður þarf 400 Hz aflgjafa til að virka. Tíðnibreytir breyta 50 Hz eða 60 Hz í 400 Hz. Það eru mörg önnur dæmi um aukaálagspunkta í byggingu. Í microgrid hönnuninni er öllum stjórnað frá einum stað.
Afritun og hámarksþörf rafall
Varaframleiðendur veita raforku til rafkerfisins þegar rafmagnsleysið bregst. Rafallinn samanstendur af vél og alternator (rafallenda). Náttúrugas (NG) og dísilknúnar vélar eru iðnaðarstaðallinn. NG-eldsneytishreyflar geta starfað endalaust svo framarlega sem gasframboð er ekki truflað. Varaafl er ekki tiltækt þegar framboðið er tryggt.
Rafala með dísileldsneytisvélum geta starfað þegar allir innviðir bila, þar með talið jarðgas. Fylgjast verður með aðaleldsneytisgeymum og fylla á þegar þeir eru orðnir lágir. Sjálfvirk kerfi geta látið stjórnanda vita þegar tankstigið er á fyrirfram ákveðnum stað til að koma í veg fyrir stöðvun vegna skorts á eldsneyti.
Innanhúsrafallaforrit
Vél, kælikerfi og rafala endar eru allir festir á renna sem er smíðaður úr stálbitum. Skriðurinn er festur á gólf hússins. Gúmmífestingar eru notaðar á lykilstöðum til að draga úr titringi meðan á notkun stendur.
Þessi rafall er ekki með eldsneytisgeymum og þarf utanaðkomandi eldsneytisgjafa. Stórir aðaleldsneytisgeymar geta útvegað dagtanka. Þeir verða að hafa byggingarútblástur og kæliloft eða eftirmarkaðskælikerfi eins og hitaskipti (HEX) uppsett.
Forrit fyrir útirafall
Rafalar sem eru notaðir utandyra eru settir í veðurþolið eða veðurþolið girðingu. Margir girðingar eru hljóðdempaðir til að draga úr rekstrarhávaða. Rafallinn er festur með rennum á tvöfaldan eldsneytistank. Þessar rafala hafa ekki kröfur um utanaðkomandi eldsneyti, útblástur eða kælikerfi. Tengdu rafmagnssnúrur við rafallinn og hann er tilbúinn til að taka á sig álag.
Báðar tegundir rafala eru fáanlegar með háþróaðri rafeindastýringu og hægt er að stjórna þeim samhliða. Hægt er að útbúa skiptan vararafallsrútu til að veita mikið magn af mismunandi spennum. Til að skoða lager okkar af nýjum og notuðum rafala skaltu fara á Generator Source. Við bjóðum upp á rafalaþjónustu eins og viðhald, bilanaleit og viðgerðir, uppsetningu.
Græn orkuframleiðsla
Umhverfisverndarstofnunin (EPA) skilgreinir græna orku sem rafmagn framleitt úr sólarorku, vindi, jarðvarma, lífgasi, lífmassa og vatnsaflskerfi. Fyrirmyndin okkar innihélt vind- og sólarorku. Möguleg notkun er skoðuð hér að neðan.
Sólarorka
Sólarrafhlöður eru samsettar af ljósafrumum. Þessar frumur breyta sólarljósi í jafnstraums (DC) rafmagn. Rafmagnið sem myndast er geymt í rafhlöðubönkum. Þegar rafhlöðubankarnir eru fullhlaðinir er hægt að leiða rafmagn til baka með inverter og selja það.
Inverterinn er hjarta UPS kerfisins. Þegar rafmagn tapast veita rafhlöður afl til rafrása sem hafa mikilvæga orkuþörf. Inverterinn breytir DC í Alternating Current (AC) til að veita rafrásum á meðan vararafallar búa sig undir að taka á móti álaginu.
Vindorka
Vindur er notaður til að snúa hverflum. Hverflarnir framleiða riðstraumsrafmagn á sama hátt og dísilknúnir og gufuknúnir rafalar virka. Einnig er hægt að tengja vindmyllur við rafmagnsnetið, UPS rafhlöðuafritið.
Hverflar sem eru tengdir rafmagnsnetinu verða að passa við fasa og tíðni. Til þess að passa við fasa og tíðni netsins, er túrbínuafli flutt í gegnum AC til AC breytir. AC er breytt í DC síðan leiðrétt aftur í AC með inverter og flutt til netsins. Einnig er hægt að leiða strauminn frá vindmyllunni í gegnum breytir til að aðstoða við hleðslu rafhlöðubankans.
Sól- og vindorka eru frábærar aðferðir til að vega upp á móti orkunotkun byggingar, en þær hafa ekki þróast nógu mikið til að taka við varaaflgjöldum. Hvort tveggja er háð staðbundnum veðurskilyrðum og tiltækum rafhlöðubönkum. Á skýjuðum degi án vinds geta rafhlöðubankar tæmist fljótt án hleðsluátaks.
Vara rafhlöðubankar
Grænar orkulausnir nota oft vararafhlöðubanka. Þessir bankar veita aðeins UPS augnabliksafl. Þau eru hönnuð til að veita orku þegar rafmagnsleysið bregst við aðstöðuna, á meðan rafalarnir fara í gang til að taka á sig álag.
Hægt er að búa til vara rafhlöðukerfi með þremur mismunandi gerðum af rafhlöðubönkum sem taldir eru upp hér að neðan:
Blýsýrufrumur - Rafhlöður með blýsýrufrumum eru ódýrasta lausnin. Þetta getur verið gott svar utan nets fyrir smærri forrit
Lithium Ion - Léttari og þéttari og endast lengur en blýsýru rafhlöður. Hins vegar eru þeir dýrari
Saltvatn - Þessi nýliði treystir á rafsalta í saltvatni. Rafhlöður eru að mestu óprófaðar en eru auðveldlega endurunnar
Vindknúnir rafhlöðubankar eru hlaðnir með breyti sem breytir AC í DC. Sólarrafhlöður þurfa ekki breytir vegna þess að sólarrafhlöður mynda DC.
Þegar rafmagn tapast er nærri millisekúndu tímatap fyrir jákvæða viðbrögð rafala.
Aðstaða og samstæður eins og sjúkrahús, gagnaver og sveitarfélög hafa ekkert umburðarlyndi fyrir rafmagnsleysi. Þeir treysta á rafhlöðubanka til að veita orku á meðan rafmagn tapar. Þetta er frábær skammtímalausn, en rafhlöðubankar hafa sínar takmarkanir.
Rafhlöður með getu til að taka við rafhleðslu eru dýrar fyrir fyrstu kaup. Blý-sýru rafhlöður hafa raflausn er vökvinn í rafhlöðufrumum. Athuga þarf þéttni salta og eðlisþyngd reglulega. Jafnvel með nákvæmu viðhaldi getur líftími þessara rafhlaðna verið aðeins 5 til 15 ár.
Kostnaður við endurnýjanlega orku og orkugeymslukerfi
Endurnýjanlegar orkuauðlindir eins og vindorkuver, sólarorkuver og vatnsaflsframleiðsla hafa háan upphaflega kaupverð. Reyndir tæknimenn og byggingaráhafnir þurfa að setja upp keyptan búnað. Eftir uppsetningu, prófun og gangsetningu verður að viðhalda búnaðinum. Oft er þörf á viðhaldssveit í fullu starfi til að halda búnaðinum gangandi samkvæmt forskriftum.
Orkugeymsla er í örum framförum og verður lykilaðili í framtíðinni fyrir smánet. Það getur verið mjög flókið viðfangsefni og krefst verkfræðinga og skipulagningar og kostnaðurinn er um allt kortið eftir þörfum þínum. Microgrid Knowledge er með frábæra nýlega grein um nokkrar af nýjustu þróuninni í orkugeymslu frá 2019 ráðstefnunni til að kafa ofan í hér. Þeir lýsa leiðinni að GW orkugeymslumarkmiði og nýjustu fréttir frá fyrirtækjum og stefnu FERC sem nú er ýtt í gegn.
Stjórnstöð
Stjórnstöðin veitir stjórnandanum bæði stjórnunar- og eftirlitsgetu. Hvert kerfi má skipta í undirkerfi sem hefur einstaka búnað í sér.
Dreifingar- og stjórnborð - Fáðu innspennu frá öllum aðilum og dreift afli til nauðsynlegra rafrása.
Afritunarrafallar - Stjórnstöðvarhugbúnaður fylgist með og hefur getu til að breyta uppsetningu rafalsins sem keyrir til að veita orku til mikilvægra rafrása.
Green Power - UPS rafhlöðubönkum er fylgst með. Fylgst er með sólarorku í rafhlöðubönkum og neti. Tölfræði um vindmyllur fylgst með. Hæfni til að skipta yfir í óþarfa vindmyllu eða rafhlöðubanka.
Í grundvallaratriðum býður stjórnstöðin upp á hugbúnaðarlausn til að viðhalda, fylgjast með og stjórna öllum vélbúnaði sem tengist microgrid uppsetningu. Það geta verið mörg stykki af hugbúnaði sem styður rekstur ristarinnar.
Offramboð er lykilatriði í hönnun þessara kerfa. Offramboð er að hafa tilbúið stand við búnað ef bilun verður í aðalbúnaði. Rafalar, vindmyllur og rafhlöðubankar eru öll dæmi um kerfi sem geta haft óþarfa aðal- og stoðbúnað.
Sumir óþarfur búnaður tekur sjálfkrafa við skyldum úthlutaðs aðalbúnaðar og tilkynnir rekstraraðila um vandamál. Stjórnandi stjórnstöðvar tilkynnir síðan viðhaldi um málið svo hægt sé að laga það. Óþarfur búnaður uppfyllir sömu kröfur og aðalbúnaður. Oft er aðal- og óþarfi búnaði skipt út af rekstraraðila fyrir áætlaðar prófanir.
Örnetið er hugtak. Það getur verið eins stórt eða eins lítið hönnun eftir þörfum fyrir uppsetningu. Þetta er gamalt hugtak sem er komið til að vera. Eftir því sem raforkuframleiðslutækni eykst mun notkun örneta einnig aukast.
