Sähköverkoilla ja mikrogrammoilla on paljon yhteistä. Molemmilla on sama tehtävä—tarjota sähköenergiaa kuluttajille. Molempiin sovelletaan samoja rajoitteita—varmistetaan, että sähköntuotanto ja sähkökuorma ovat aina yhtä suuret. Niiden komponentit ovat kuitenkin erilaisia.
Mikrogrammat ovat paljon pienemmässä mittakaavassa kuin yleishyödylliset verkot, minkä vuoksi ne sisältävät komponentteja, jotka vastaavasti pienennetään.
tässä ovat mikrogridin tärkeimmät ainesosat::
sähköntuotantoresurssit mikrogridien sisällä
mikrogridin sykkivä sydän koostuu joukosta sähköntuotantoresursseja. Tyypillisiä mikrogradeissa esiintyviä tuotantoresursseja ovat diesel-ja/tai maakaasugeneraattorit, aurinkopaneelit ja tuuliturbiinit.
alkeellisimmat mikrogeneraattorit rakentuvat yleensä yhden tai useamman dieselgeneraattorin ympärille. Kun maakaasua on saatavilla, myös kaasugeneraattorit ovat käytettävissä. Esimerkiksi vanhemmat saaristolaiset perustuvat pieneen voimalaitokseen, joka koostuu muutamasta dieselmoottorista kytkettynä vaihtovirtageneraattoreihin. Generaattorit ovat oletusvalinta mikrogramman virralle, koska ne voivat kattaa monenlaisia kuormia ja koska niitä voidaan käyttää varavoimana. Ne käynnistyvät nopeasti, reagoivat kuormituksen muutoksiin ja voivat käyttää erilaisia polttoaineita.
Polttokennoteknologia on kehittymässä varteenotettavaksi vaihtoehdoksi, jolla voidaan tarjota tilattavaa tehoa mikrogrammoille. Polttokennot voivat toimia maakaasulla, vedyllä ja muilla harvinaisemmilla polttoaineilla. Vaikka niiden kustannukset ovat edelleen liian korkeat, jotta niitä voitaisiin käyttää laajalti, vetypolttokennoja pidetään mahdollisena pienimuotoisen CO2-vapaan sähkön lähteenä.
Mikrogridien sisällä olevat jaksoittaiset energiavarat
aurinkopaneelien kustannukset ovat tulleet niin alhaisiksi, että joillakin alueilla niiden asentaminen koteihin ja yrityksiin on ongelmatonta. Yliopistojen kampuksilla, teollisuuslaitoksissa ja muissa mikrogridillä varustetuissa laitoksissa voidaan asentaa aurinkopaneeleita suuria määriä, jolloin saavutetaan merkittäviä säästöjä niiden energialaskuissa. Itse asiassa monet rakentavat mikrogridin nimenomaan voidakseen paremmin integroida ja hyödyntää aurinkovarantojaan.
energian varastointi mikrogrammojen sisällä
monet asunnon omistajat päättävät joskus täydentää kotinsa aurinkosähköasennusta akkupaketilla. Samoin monet microgridin omistajat sisällyttävät akkujen energiavarastot järjestelmäänsä. Kun litiumioniakkujen hinta on kaikkien aikojen alhainen, energian varastointiresurssin lisäämisen hyödyt usein oikeuttavat lisäkustannukset.
yhdelle akkuenergian varastointijärjestelmät tarjoavat palvelua, jota kutsutaan ”aikasiirtymäksi”. Aikaa siirtävät akut keräävät ylisuuresta aurinkokunnasta päivän aikana ylimääräistä sähköä ja purkavat akun sitten auringon laskettua täyttääkseen yön kuormitustarpeet. Samoin akut voidaan purkaa aikoina, jolloin aurinkopaneelin teho ei vastaa kuormitusvaatimuksia, kuten lyhyitä kysyntähuippuja. Näin omistaja voi maksimoida ajoittaisten resurssien käytön.
toinen akkujärjestelmien etu on niiden kyky reagoida välittömästi sähkön kysynnän muutoksiin mikrogridillä. Ottaa akku toimii valmiustilassa kapasiteetti on usein paljon kustannustehokkaampaa kuin tyhjäkäynnillä ylimääräinen generaattori 24/7 jos kysyntä kasvaa yllättäen. Ajattele energian varastointia mikrogramman rasvana, johon energia varastoituu.
kuormituksen hallinta mikrogrammojen sisällä
joillakin mikrogramman omistajilla on mahdollisuus aktiivisesti hallita sähkön kysyntää samalla tavalla kuin sähköntuotantoa.
oletuksena, kun suuri sähkökone käynnistyy jossain mikrogridissä, mikrogridiä toimittavien generaattorien on nopeasti noustava pystyyn lisäkysynnän tyydyttämiseksi. Kysyntää aktiivisesti hallinnoivilla mikrogrideillä on toinen vaihtoehto. Ne voivat vähentää kysyntää jossain muualla mikrogridissä, esimerkiksi kytkemällä rakennuksen ilmastoinnin tilapäisesti pois päältä. Tuloksena on, että kysyntä ja sukupolvi ovat jälleen tasapainossa ilman, että sukupolvi lisääntyy.
Mikrogridien kontrolli ja viestintä
Mikrogridien kontrolli tarvitsevat aivojen ja hermoston toimiakseen turvallisesti ja tehokkaasti, ja näin ollen niillä on oltava pitkälle kehitetyt mikrogridien kontrollijärjestelmät.
Laaja-alaiset sähköverkot palvelevat miljoonia kuluttajia, ja niillä on huomattava määrä hitautta, mikä rajoittaa nopeiden ja hallitsemattomien muutosten mahdollisuutta. Mikrogridit sen sijaan sisältävät vähemmän kuormia ja resursseja ja ovat herkempiä kuormituksen ja tuotannon vaihteluille. Käynnistäminen useita suuria sähkökoneita ilman varmuutta siitä, että vastaava määrä sukupolven on käytettävissä on varma tapa kaataa microgrid.
mikrogridin ohjausjärjestelmä sisältää tyypillisesti useita ohjaimia ja antureita, jotka on jaettu sen alueelle. Tietojen keräämiseen ja ohjeiden jakamiseen tarvitaan myös valvonta-ja tiedonkeruujärjestelmä (SCADA).
jos SCADA-järjestelmä on mikrogridin hermosto, silloin energianhallintaohjelmisto on aivot; kyseinen ohjelmisto voi olla erittäin pitkälle kehittynyt. Tekoäly (AI) ja koneoppimisominaisuudet mahdollistavat nykyaikaisen energianhallintaohjelmiston, jonka avulla voidaan paremmin ennakoida kuluttajien kuormitusta mikrogridiin ja uusiutuvista lähteistä peräisin olevaa tuotantoa, jotta järjestelmä voidaan optimoida toimimaan kustannustehokkaimmalla tavalla. Uusiutuvien luonnonvarojen käytön maksimointi, fossiilisten polttoaineiden kustannusten minimointi ja laitteiden ja mikrogridin luotettavuuden ylläpitäminen, kaikki kuorman lähettämisen aikana, hoidetaan energianhallintaohjelmistolla mikrogridin omistajan määrittämien parametrien puitteissa.
kytkinlaitteet, vaihtosuuntaajat ja muut laitteet
lopuksi mikrogridit sisältävät muita kriittisiä komponentteja, kuten sähkökaapelit, katkaisijat, muuntajat ja paljon muuta. Nämä komponentit ovat mikrogridin luut, lihakset ja verisuonet. Ne yhdistävät tuotantoresurssit kuluttajiin ja mahdollistavat mikrogridin valvontajärjestelmän muutoksen mikrogridin tilaan.
automaattiset siirtokytkimet esimerkiksi eristävät eri tuotantolaitoksia varmistaakseen, että esimerkiksi aurinkopaneeliin liittyvä VAIHTOVIRTASUUNTAAJA ei syötä sähköä dieselgeneraattoriin. Invertterit muuntavat akkujen tai aurinkopaneelien antaman TASAVIRTASÄHKÖN vaihtovirtaan, joka synkronoidaan riittävästi mikrogridissä oleviin muihin VAIHTOVIRTARESURSSEIHIN.
kiinnostaako lisää microgrids-palvelusta? Saatat myös pitää:
- esimerkkejä siitä, missä mikrogrammoja käytetään
- eri mikrogrammoja, esimerkkejä
- Mikrogridien hyödyt, ja miksi yritykset tarvitsevat niitä?
- mikä on mikrogridi ja miten mikrogridit vaikuttavat