Inovatívny spôsob uskladnenia energie – pohony s rekuperačnými frekvenčnými meničmi a zotrvačníkmi

Širšie využívanie „zelenej“ energie dostáva novým spôsobom jej uskladňovania dynamickejšie možnosti použitia bez ohrozovania stability energetickej siete.

Uskladňovanie elektrickej energie a potenciálne výkyvy napätia v energetickej sieti (spôsobované nerovnomernou dodávkou energie do nej) sú veľkou výzvou jej získavania z obnoviteľných prírodných zdrojov.

V súčasnosti sa na skladovanie využívajú rôzne technológie, vždy šité na mieru konkrétneho procesu či využitia. K tým, vo verejnosti známejším technológiám skladovania, patria už tradične chemické batérie. No otvorene povedané, chemická cesta ukladania – zariadenia konvertujú chemickú energiu na elektrickú – nie je práve v stopercentnom súlade s eko-filozofiou a dekarbonizáciou spoločnosti. Hoci aj tu boli a sú snahy o maximalizáciu potenciálu batérií a rôznych druhov palivových článkov.

Ďalšou možnosťou je uskladňovanie energie v elektrolytických kondenzátoroch. Tie uchovávajú energiu v elektrickom poli, no zvyčajne  sa využívajú ako krátkodobé záložné napájanie. O čosi novší je kinetický prístup k uskladňovaniu „prebytočnej“ či vyrobenej energie. Kinetické systémy využívajú zotrvačníky a prostredníctvom nich ukladajú konvertovanú elektrinu ako rotačnú energiu. Tú možno premeniť späť na elektrickú spomalením zotrvačníka. Kľúčovou výhodou je tu však okamžitá dostupnosť energie s vysokým výkonom. Kinetické skladovanie energie možno potom použiť aj v kombinácii s batériami, čím sa zabezpečí vysoká dynamika celého systému.

Tento inovatívny hybridný systém kombinujúci kinetický a chemický prístup k ukladaniu energie bol prvýkrát implementovaný so zámerom udržania stabilnej frekvencie napätia elektrickej rozvodnej siete len nedávno.  V holandskej elektrárni v Heerhugowaarde neďaleko Amsterdamu je v plnej prevádzke od apríla 2022 a aktívne podporuje dodávku energie z neďalekého veterného parku. Konkrétne riešenie pozostáva z veľkej batérie a šiestich zotrvačníkov KINEXT spoločnosti S4 Energy, ktoré sú poháňané výkonnými motormi pohonmi s rekuperačnými frekvenčnými meničmi ABB. Práve tie umožňujú zotrvačníkom ukladať a uvoľňovať energiu s maximálnou účinnosťou a rýchlou reakciou na vzniknuté potreby elektrickej siete.

Každá jednotka KINEXT obsahuje zotrvačník s pomerne vysokou hmotnosťou (5 000 kg) a veľkým priemerom (okolo 2,6 metra), ktorý sa točí relatívne pomaly s maximálnou rýchlosťou okolo 1 800 ot./min. Prebytočnú elektrickú energiu odoberá zo siete motor a pohon a využíva ju na zrýchlenie otáčania zotrvačníka, kde sa ukladá ako kinetická energia. Vo chvíli, keď je na udržanie frekvenčnej stability siete potrebný rýchly prísun energie, rekuperačná schopnosť (frekvenčný menič) pohonu premení kinetickú energiu zotrvačníka späť na elektrickú energiu v priebehu milisekúnd.

Takto navrhnutý a implementovaný systém dokáže uvoľňovať a uchovávať energiu s rýchlou odozvou. Udržiava sieťovú frekvenciu v rámci prísne kontrolovaných limitov, a tým  zabezpečuje stabilitu energetickej siete. Úložný systém ako aktívna podpora pripojeného veterného parku tu pôsobí ako krátkodobý tlmič, ktorý predchádza nerovnováhe vo výkone turbín a prípadnému obmedzovaniu výroby. Zároveň tento pilotný projekt ukazuje, ako možno začlenením systému skladovania energie vyťažiť čo najviac z veternej alebo solárnej energie. Kombinácia zotrvačníkov, batérií a pohonov tak ponúka ďalšie zvýšenie životaschopnosti projektov obnoviteľnej energie, ako je veterná a solárna energia. Okrem toho sú tiež skvelým riešením v mnohých iných elektrifikačných a priemyselných aplikáciách.

Kategórie and Tagy
O autorovi

Mario Pastierovič

Vedúci oddelenia Motory a pohony
Komentovať článok