Vedci z Fakulty elektrotechniky a informatiky STU vyvíjajú virtuálnu elektráreň

25. okt. 2018 • Technické vedy

Vedci z Fakulty elektrotechniky a informatiky STU vyvíjajú virtuálnu elektráreň

Rast obnoviteľných zdrojov energie je ekologický skvelý trend. No závislosť týchto zdrojov od aktuálneho počasia spôsobuje nežiaduce kolísania množstva elektriny v energetickej sieti. Problém rieši práve virtuálna elektráreň. Princíp virtuálnej elektrárne spočíva v združovaní domácich batérii, ktoré vlastnia domácnosti a malé firmy. Tento „agregátor siete“ dokáže uskladniť v domácich batériách nadprodukciu elektriny do doby, keď narastie spotreba. Vďaka tomu by mohol podiel výroby energie zo zelených zdrojov narásť až na polovicu.

Čo je virtuálna elektráreň

Napriek ekologickým výhodám obnoviteľných zdrojov, ich výrazný podiel v elektrickej sieti spôsobuje náhle zmeny množstva elektriny v prenosovej sústave, keďže množstvo vyrobenej elektriny je dané hlavne aktuálnym počasím. Táto nestabilita môže spôsobiť výpadky alebo preťaženia elektrickej siete. Virtuálna elektráreň však dokáže preklenúť časové rozdiely medzi nárazovou výrobou elektriny a obdobiami vysokého dopytu po elektrine, a tým zabezpečí stabilitu siete. Vďaka tomu by mohol podiel výroby energie zo zelených zdrojov narásť až na polovicu. Systém vyvíjaný na Ústave elektroenergetiky a aplikovanej elektrotechniky FEI bude pritom využívať už existujúce domáce batérie.

Princíp virtuálnej elektrárne, ktorú na FEI vyvíja tím Mgr. Michala Chudého, PhD., spočíva v združovaní domácich batérii, ktoré vlastnia domácnosti a malé firmy. Tie bude prostredníctvom smart riadenia spoločne spravovať nový druh operátora – agregátor siete. Vďaka svojej kapacite dokáže agregátor uskladniť v domácich batériách nadprodukciu elektriny do doby, keď narastie spotreba.

Ilustračné foto: Fakulta elektrotechniky a informatiky STUSTU

Ako to funguje

V momente prebytku výroby energie, ktorý môže nastať napríklad pri silnom vetre, virtuálna elektráreň dobije batérie svojich členov nadbytočnou elektrinou. V období, keď príde vrchol spotreby, virtuálna elektráreň začne do siete dodávať uskladnenú energiu.
Relatívne malé domáce batérie tak dokážu spoločne vytvoriť obrovské virtuálne úložisko, hoci sa vôbec nemusia nachádzať vo fyzickej blízkosti. Vďaka optimalizácii to dokážu oveľa efektívnejšie ako jednotlivo, a pritom je pre všetkých členov virtuálnej elektrárne energia veľmi lacná. „Naša virtuálna elektráreň dokáže zlacniť, či dokonca zabezpečiť úplne bezplatnú elektrinu pre jej členov, má pozitívny vplyv na zníženie ceny elektriny ako takej a aj veľký finančný potenciál. Hlavnou výhodou však je, že je vďaka nej možné dosiahnuť až 50% podiel obnoviteľných zdrojov, pričom sieť zostane stabilná. Dôsledkom by bolo výrazné zníženie skleníkových plynov v atmosfére,“ vraví vedúci projektu Mgr. Michal Chudý, PhD.

Technické riešenie virtuálnej elektrárne spočíva z dvoch častí: smart komunikačného a riadiaceho modulu na domácich batériách a sofistikovaného riadiaceho systému v centrále. Ten bude pomocou umelej inteligencie riadiť prevádzku jednotlivých domácich batérii, aj neustálu optimalizáciu celého systému. „Pri riadení virtuálnej elektrárne zohrávajú rolu technické, ekonomické aj informatické parametre, ktoré musia byť komplexne optimalizované do efektívneho celku. Každá batéria v systéme bude v reálnom čase riadená našou umelou inteligenciou na základe predpovede o energetických potrebách domácnosti, dopytu po elektrine, vlastností rôznych typov batérií a aktuálnej cene elektriny,“ hovorí Chudý.

Umelá inteligencia riadiaceho systému si musí poradiť s neustálym riadením dodávky a odberu energie individuálne pre každú domácu batériu tak, aby bol maximalizovaný celkový efekt virtuálnej elektrárne. Pritom musí byť schopná v každej z nich zachovať dostatok rezervy pre prípad výpadku prúdu a použitia batérie na chod domácnosti. Na to bude zbierať dáta zo smart metrov v komunikačnom module a robiť predpovede energetických potrieb domácnosti a individuálneho spotrebiteľského správania. Zároveň bude dbať o to, aby batéria prevádzkou netrpela.

Optimalizácia virtuálnej elektrárne spočíva aj v nastavení množstva zdrojov a kapacity systému vzhľadom k podmienkam prevádzky, ktorú virtuálnej elektrárni určí distribučná spoločnosť a v optimalizácii vzhľadom na kapacitu siete v jednotlivých lokalitách. Ak je nedostatok energie v konkrétnej lokalite, virtuálna elektráreň tam môže posielať z iných lokalít iba také množstvá elektriny, ktoré nepreťaží elektrické vedenia medzi nimi.

Do virtuálnej elektrárne môžu byť dokonca zaradené aj zdroje elektriny. Vďaka inteligentnému riadeniu umožňuje na vyrovnávanie energetických vrcholov použiť aj záložné generátory, ktoré inak väčšinu svojej existencie zostávajú nevyužité. Smart riadenie pritom dokáže zaručiť, že zapojenie sa do virtuálnej elektrárne neohrozí pôvodný účel záložného zdroja.

„Virtuálne elektrárne sú súčasťou modernej vízie elektrizačných sústav a prostredníctvom nášho výskumu sa chceme podieľať na umožnení ich zmeny,“ dodáva Michal Chudý.

 

Informácie a fotografie poskytla: Andrea Settey Hajdúchová manažérka pre komunikáciu, Slovenská technická univerzita v Bratislave

Redigovala a uverejnila: MI, NCP VaT pri CVTI SR

 

Súvisiace:

Hore
kúpa časopisov jún 2016
Atmosféra počas TVT 2018
TVT 2019
Publikácie Veda v CENTRE
výtvarná súťaž TVT 2019
Aurelium - centrum vedy
Vedec roka 2018
QUARK
Prechod VK na VND - leto
fotografická súťaž TVT 2019
Noc výskumníkov 2019
TVT 2018 články
TAG Ženy vo vede
TAG Spektrum vedy
TAG Slovenská veda
TAG História
TAG Rozhovor
TAG Publikácia
TAG Zaujímavosti vo vede
TAG Centrum vedy
TAG Mládež
TAG QUARK
banner záhrady
Zaujímavosti vo vede
A4 formát klasického kancelárskeho papieru nepreložíte viac ako 7 krát.