Proč stále více výrobců instaluje lokální mikrosítě?

Proč stále více výrobců instaluje lokální mikrosítě?

Mikrosítě totiž zmírňují zranitelnost centrální distribuční sítě.

Mikrosítí (anglicky microgrid) rozumíme nízko- nebo středněnapěťovou rozvodnou elektroenergetickou síť omezenou na určitý počet zdrojů energie a míst její spotřeby. Mikrosíť tak vlastně představuje jakousi zmenšenou verzi veřejné energetické soustavy. Jako důležitý (případně jediný) zdroj elektřiny jsou přitom využívány obnovitelné zdroje energie.

V Severní Americe je v současné době instalováno více mikrorozvodných sítí než v jakémkoli jiném regionu na světě a výrobní sektor patří mezi přední uživatele této technologie. Vzhledem k tomu, že stále vyšší počet výrobních podniků se snaží méně spoléhat na hlavní distribuční soustavu a integrovat do svých provozů obnovitelné zdroje energie, jsou mikrosíťové systémy a záložní zdroje instalovány v podnicích čím dál častěji.

Podle společnosti Microgrid Knowledge a údajů společnosti Navigant jsou komerční a průmyslové (C&I) mikrosítě připraveny růst rychleji než jakákoli jiná forma mikrosítí, protože se k této technologii uchylují datová centra, supermarkety, rekreační střediska, výrobci a další podnikatelské subjekty.

Výrobci se potýkají s mnoha výzvami: jedná se o závazky vůči zákazníkům, plánování oprav či modernizace infrastruktury, udržování zdravotně nezávadného pracoviště a plnění ekologických cílů. Kromě toho čelí také novému souboru problémů, které se objevily v poslední době. Patří mezi ně:

  • omezení způsobená pandemií covidu-19;
  • navýšení celních poplatků vyplývající z mezinárodních obchodních sporů;
  • otázky týkající se životního prostředí, sociálních věcí a správy (ESG), jimž investoři přikládají velkou důležitost;
  • výpadky dodávek energie v důsledku špatného počasí, nehod, poruch zařízení nebo z jiných příčin.

Analýza údajů o vnitrostátních výpadcích elektřiny provedená organizací Climate Central ukazuje, že od roku 2000 došlo k 67% nárůstu velkých výpadků elektřiny v důsledku událostí souvisejících s počasím. Dvě třetiny států zaznamenaly v posledních letech nárůst výpadků dodávek energie způsobených extrémním počasím.

Přerušení dodávky elektřiny má na výrobce značný vliv. I malé výkyvy v kvalitě napájení mohou rozkolísat činnost montážních linek a způsobit nákladná zpoždění. Vzhledem k rostoucímu využívání automatizovaných montážních technologií, zapojení umělé inteligence a boomu technologií 3D tisku je odolné a spolehlivé zásobování energií stále naléhavějším úkolem. Z nedávno uskutečněného průzkumu vyplývá, že více než čtvrtina výrobních podniků zažila výpadek alespoň jednou měsíčně, přičemž 58 % z nich zaznamenalo výpadek trvající déle než jednu hodinu. U velkých výrobních podniků mohou náklady na jednu hodinu výpadku snadno přesáhnout hranici 5 milionů dolarů. Tyto výpadky mají dopad i mimo továrnu a mohou ovlivnit i logistiku dodavatelského řetězce a podniky, které jsou závislé na dodávkách výrobků v reálném čase.

Výrobci se musejí vyrovnat se všemi těmito výzvami a zároveň plnit neustálá očekávání, že budou meziročně snižovat náklady v rámci celého podniku.

Mikrosítě nabízejí výrobcům flexibilní platformu, jak těmto problémům čelit – jsou schopny zajistit spolehlivost dodávek energie, využívat obnovitelné zdroje energie a naplnit tak cíle udržitelnosti, kontrolovat náklady na energii a přilákat zákazníky a investory, kteří chtějí, aby výrobci neustále zvyšovali laťku výkonnosti v oblasti ESG. Mikrosíť je schopna přispět k zajištění stability při výrobě elektrické energie, řídit její spotřebu i související náklady.

Mikrosíť splňuje očekávané potřeby

Existuje mnoho možností, jak pro vaši organizaci nakonfigurovat ten nejefektivnější mikrosystém. Mezi nejznámější komponenty patří:

Fotovoltaické (FV) solární panely, které lze instalovat na stávající střechy, konstrukce nebo pozemní rámy a napojit je na měniče střídavého proudu, baterie a další elektrickou infrastrukturu tvořící mikrosíť. Energii vyrobenou ze solárních panelů lze následně směrovat a akumulovat do baterií pro ukládání energie nebo ji začlenit do jiných zdrojů energie, jako jsou generátory či energie získaná z větru prostřednictvím invertorů, jež mění stejnosměrné napětí na střídavé.

Když dojde k výpadku (státem) provozované rozvodné sítě, může podnik fungovat bez této sítě a využívat výrobu energie ze slunečního záření k napájení provozu během dne s tím, že přebytečná energie je ukládána do baterií a následně spotřebovávána v noci. Mikrosíť se solární energií a úložištěm energie přináší úspory nákladů v době, kdy je síť v provozní špičce, a to přesunutím zátěže na elektřinu uloženou během levnějších hodin mimo špičku.

Solární parkovací přístřešky: Krytá parkoviště sice poskytují vozidlům ochranu před povětrnostními vlivy, ale mohou být také přehlíženou oblastí pro výrobu energie z obnovitelných zdrojů.

Výroba energie z větru: Větrná energie může být propojena s bateriovým systémem pro ukládání energie (BESS), což představuje robustní možnost výroby energie na místě a důležitý faktor, který pomáhá organizacím plnit jejich cíle v oblasti udržitelnosti.

Bateriové úložiště a UPS: Systém bateriového ukládání energie (BESS) ukládá energii prostřednictvím bateriové technologie. Může být důležitou součástí systému mikrosítě, neboť funguje jako energetická rezerva v případě, že nerovnoměrná výroba elektřiny z obnovitelných zdrojů vytváří nové požadavky na síť.

Hlavní bateriové úložiště ve spojení se systémem nepřerušitelného napájení (UPS) lze použít k pokrytí citlivých počítačových řídicích systémů a serverů datových center vhodným stabilním záložním napětím a ochranou, aby byl provoz IT a řídicích systémů udržován v nepřetržitém provozu.

Záložní generátory elektrické energie: Běžné generátorové systémy zajišťují spolehlivé záložní napájení pro případ neplánovaných výpadků. Tyto generátory lze kombinovat se systémy na ukládání energie a s obnovitelnými zdroji energie na daném pracovišti a vytvořit tak komplexní řešení mikrosítě.

Palivové články: Pokud má někdo ve výrobním provozu spolehlivý přístup k zemnímu plynu, bioplynu nebo vodíku, představují palivové články skvělou volbu. Palivové články mohou dodávat energii nepřetržitě, když není k dispozici vítr, slunce, baterie nebo jiné zdroje.

Kromě toho palivové články produkují přibližně polovinu emisí skleníkových plynů oproti centralizované energetice a prakticky nevypouštějí téměř žádný oxid uhelnatý, olovo, přízemní ozón, pevné částice, oxid dusičitý a oxid siřičitý, tedy šest nejčastějších zdrojů znečištění ovzduší. Nabízejí také vysokou míru předvídatelnosti nákladů, což umožňuje dlouhodobé fixování nákladů na energii namísto každoroční nejistoty a zvyšování sazeb.

Řízení mikrosítě: Provoz mikrosítě musí být přizpůsobitelný v závislosti na dodávkách energie ze sítě, vzhledem k sazbám za spotřebu v daném čase, s ohledem na dohody o odezvě na poptávku s místními energetickými společnostmi a v souvislosti s arbitráží, pokud existuje deregulovaný trh pro prodej přebytečné energie.

Robustní řídicí systém mikrosítě bude zvládat podmínky reagující téměř v reálném čase a poskytne požadovanou flexibilitu pro přizpůsobení dynamickým optimalizačním strategiím, jakož i pro růst a změny v závislosti na budoucí expanzi a na možnostech napájení.

Podtrženo, sečteno

Technologie lokálních mikrosítí je schopna pomoci výrobcům řešit mnoho problémů, kterým dnes čelí.

Dobře navržená lokální mikrosíť může přinést efektivní a levný způsob napájení, stejně jako výhody z hlediska spolehlivosti a odolnosti kritické infrastruktury. Mikrosíť vybavená robustním řízením a odpovídajícím kybernetickým zabezpečením podporuje provozní flexibilitu a zároveň poskytuje předvídatelné náklady optimalizované vzhledem k efektivitě i udržitelnosti.

Investice do lokální mikrosítě může fungovat jako pojistka pro další růst, úspěch a inovace. Všichni víme, že přerušení dodávky energie přináší zranitelnost, ztrátu času a peněz, zatímco mikrosíť vám vrátí možnost převzít kontrolu nad systémem napájení.

Brent Tracy je vedoucí výrobního sektoru společnosti Duke Energy Sustainable Solutions, dceřiné společnosti Duke Energy, která poskytuje služby soukromým i veřejným společnostem, organizacím vedeným vládou a vzdělávacím institucím po celé zemi. Tracy je inženýr, jehož kariéra se zaměřuje na vytváření úspor energie a zdokonalování provozu komerčních a průmyslových projektů.

Řízení a údržba průmyslového podniku

Časopis Řízení a údržba průmyslového podniku již přes 10 let patří mezi neodmyslitelný zdroj informací v oblasti průmyslové údržby a diagnostiky. Část obsahu je z pera licenčních autorů Plant Engineering z USA.

www.udrzbapodniku.cz