A fóti Élhető Jövő Park Smart Grid tapasztalatok Az Energetikai Szakkollégium tavaszi, Schenek István emlékfélévének hatodik előadása 2015. április 30-án került megrendezésre. Vendégünk Sasvári Gergely, az ELMŰ műszaki munkatársa volt, aki beszámolt a smart grid-del kapcsolatban szerzett tapasztalataikról és a fóti telephelyen épített létesítményről. Bevezetés 1. ábra: A Park helyszínrajza és berendezései I. Napjaink és jövőnk energetikájának egyik legintenzívebben kutatott területe a smart grid. Az európai villamosenergia-rendszert nagyban befolyásoló stratégiai döntések (például a németországi Energiewende) a megújuló energiaforrások (napés szélenergia) térnyerését vetítik előre. A villamos energia iránti folytonosan változó kereslet és a megújuló energiaforrások nehezen tervezhető termelése, rendszerszinten nehezen vagy egyáltalán nem szabályozható. A gyorsan változó termelési szintek közötti különbséget valamely módon mindig ki kell egyenlíteni. Ígéretes lehetőségként kínálkozik erre az okos hálózat, mely az elképzelések szerint a fogyasztók monitorozásával, ki-és bekapcsolásával és a mérési eredményekből származó becsléseket felhasználva, ezekre alapozott jövőbeni 1
ütemezéssel törekedne az energiatermelés és a fogyasztás közötti egyensúly elérésére. Mivel még jelenleg is fejlesztés alatt vannak a smart grid különböző alkalmazásai, így viszonylag csekély a létesítéssel és üzemeltetéssel kapcsolatban rendelkezésre álló ismeretanyag. A fóti Lovasterápiás Központot magába foglaló, az ELMŰ-ÉMÁSZ Társaságcsoport által létrehozott és Élhető Jövő Parknak keresztelt létesítmény egyebek mellett ezt a tapasztalatszerzést tűzte ki célul. Az Élhető Jövő Park helyszínrajza és berendezései Monitorozás 2. ábra: A Park helyszínrajza és berendezései II. A fogyasztók és energiaforrások villamos paramétereit valós időben rögzíti a CitectScada rendszer. Az akkumulátorokat kivéve az összes berendezés el van látva Siemens gyártmányú mérőeszközökkel (Sentron PAC3200), mely képes mérni a felvett/megtermelt egy- és háromfázisú teljesítményeket, villamos feszültségeket és áramokat. A Park területén a megújuló források szempontjából releváns környezeti paraméterek (pl. szélsebesség, szélirány, légnyomás, besugárzás) is rögzítésre kerülnek. 2
Energiaforrások A Park területén különféle megújuló energiaforrások találhatóak: szélerőmű, napelemek és egy törpe vízerőmű. Napelemek A létesítmény területén telepített két - egyenként 15,6 és 23 kw-os beépített teljesítményű - napelemtömb fontosabb adatait (évi átlagos termelés, eddigi összes megtermelt energia, kihasználtság stb.). A háromfázisú napelem inverterek működése az alábbi 3. ábrán látható. 3. ábra: Napelemek 4. ábra: napelem inverterek működése Szélerőmű A Park területén felszerelt szélerőmű a különleges kialakítása (20 kw névleges teljesítmény, 17.4 m magas oszlop, 5 méter hosszú lapátok) miatt egy kínai gyártó terméke, mivel ilyen alacsonyabb teljesítményszintű termékekkel más neves gyártók nem lépnek a piacra. A szélerőmű által termelt, nem hálózati frekvenciájú áramot először egyenirányítják, majd inverterrel hálózati frekvenciára alakítják. Ebben az esetben 5. ábra: Szélerőmű 3
hátrányt jelentett, hogy az inverter a napelemekhez készült, így a szél gyors változása miatt bekövetkező változó termelést nem tudta lekövetni. Ezt a problémát az ELMŰ szakemberei szoftveres javítással kezelték. Vízerőmű Szintén telepítésre került egy törpe méretű vízerőmű (200 W névleges teljesítmény, Kaplan-turbinával) a Mogyoródi-patakon. Az 1,8 méteres esésmagasságú vízerőmű kihasználtságát jelentősen csökkenti, hogy a patak hordaléka gyorsan eltömíti a beömlőcsövet vagy lombhulláskor a levelek a gereben fennakadva megnövelik a gereb mint áramlástechnikai elem ellenállását, ami térfogatáram veszteséget jelent. Fogyasztók 6. ábra: törpe vízerőmú Az Élhető Jövő Park területén számos olyan villamos fogyasztó található, melyek monitorozó berendezésekkel vannak felszerelve, amelyeknek az üzemelését (ki-és bekapcsolását) a SCADA rendszer a jövőben képes lesz vezérelni. Többek között a hőszivattyút, az elektromos jármű töltőoszlopot, a lovaspálya világítását és a locsolószivattyúk fogyasztását regisztrálják a mérőberendezések. Az ELMŰ munkatársai felszereltek egy - a budapestiekhez hasonló - elektromos jármű töltőoszlopot, mellyel a szolgálati villanyautók akkumulátorai is tölthetőek. A töltés a folyamat elején áramgenerátoros, majd feszültség generátoros üzemmódban történik. A pályavilágítás a bemelegedés során, a stabil munkapont eléréséig arányaiban nagy induktív meddőteljesítményt vesz fel, így a teljesítménytényező 0,2~0,4-ig romlik. A munkapont elérése után ez azonban visszaáll kb. 0,9-es értékre. A park legnagyobb fogyasztója a két locsolószivattyú (37 kw és 11 kw), amelyeknek a kapacitív meddő igénye is szintén nagy, 20-25 kvar a két szivattyúnak összesen. A Park fel lett szerelve egy akkumulátoros energiatároló rendszerrel is. Az energiatárolást két (egy 10 kwh és egy 20 kwh) kapacitású akkumulátor biztosítja. A helyi és a távvezérlés lehetővé teheti a későbbiekben a fogyasztói vezérlési (DSM - Demand Side Management) megoldásokat. 4
Jövőbeli tervek 7. ábra: Termelők és fogyasztók a scada rendszerben Az ELMŰ mérnökei és más okos hálózatokkal foglalkozó szakemberek számára a fóti Élhető Jövő Park jelentős kutatási és fejlesztési potenciált rejt magában. A fejlesztési tervek között szerepel például beavatkozó eszközök telepítése, melyek a smart grid koncepciójában fontos szerepet töltenek be, vagy a központi CitectScada szoftver hatékonyságának növelése. Szintén további kutatási lehetőséget jelent az inverterek egymásra hatásának vizsgálata, a többtarifás fogyasztói díjszabások tesztelése, valamint a szimulációs modell továbbfejlesztése, mely képes volna load-flow analízist és meddőviszonyok szimulációját végezni. 5