Projekt RIGRID – budowa inteligentnej energetyki rozproszonej
Głównym wyzwaniem projektu RIGRID było opracowanie i przetestowanie narzędzi do optymalnego planowania i zarządzania energią oraz infrastrukturą na obszarach wiejskich. Pracowano również nad rozwojem i stworzeniem nowoczesnych strategii zarządzania infrastrukturą elektroenergetyczną w celu poprawy efektywności pracy przy wzroście niezawodności zasilania i zmniejszenia emisji CO2.
Punktem wyjścia projektu RIGRID było założenie, że odnawialne źródła energii (OZE) staną się podstawowym elementem infrastruktury elektroenergetycznej. W najbliższych latach przewiduje się dalszy wzrost ich znaczenia ze względu na dążenia UE do redukcji emisji CO2 o 80 proc. do roku 2050 (w stosunku do stanu z 1990).
Projekt RIGRID został zrealizowany w dwóch regionach o charakterze wiejskim, w Polsce i w Niemczech, zgodnie z założeniami międzynarodowej inicjatywy ERA-Net Smart Grid Plus. Opracowano metodologię, narzędzia i instalację demonstracyjną smart grid biorąc pod uwagę trzy aspekty:
- Technologiczny
Optymalizacja pracy systemu elektroenergetycznego oraz integracja nowych komponentów przebiegająca przy wysokim poziomie bezpieczeństwie zasilania. Poprawa integracji odnawialnych źródeł energii pozwalająca na redukcję emisji CO2. - Rynkowy
Liberalizacja rynku energii i integracja inteligentnych technologii przyczyniająca się do wzrostu oferty korzystnej energii elektrycznej dla odbiorców końcowych. - Społeczny
Możliwości rozwój dla mieszkańców obszarów wiejskich poprzez realizację inwestycji OZE. RIGRID może przełamać bariery socjoekonomiczne i poprawić akceptację społeczną OZE dzięki tworzeniu „zielonych” regionów.
Rys. 1 Oczyszczalnia ścieków w gminie Puńsk w województwie podlaskim – demonstracyjna instalacja inteligentnej sieci energetycznej
Realizacja projektu
W listopadzie 2017 r. firma Electrum zamontowała na obszarze oczyszczalni ścieków w gminie Puńsk (województwo podlaskie) demonstracyjną instalację inteligentnej sieci energetycznej, aby pokazać pracę inteligentnej mikrosieci.
Instalacja składa się z:
- urządzeń technicznych oraz systemu ogrzewania i oświetlenia,
- instalacji fotowoltaicznej,
- generatora prądu z silnikiem diesla
oraz komponentów zaprojektowanej instalacji, tj.
- magazynu energii (25 kWh),
- rozwiązań z zakresu smart metering i zarządzania danymi pomiarowymi,
- systemu informatycznego opracowanego w ramach projektu.
Głównym elementem zarządzającym obiektem była szafa automatyki wyposażona w układy pomiarowe oraz sterownicze oparte na sterowniku WAGO PFC200 oraz modułach pomiarowych WAGO-I/O-SYSTEM 750. Moduły pomiaru mocy 3-fazowej służą do odczytywania i przetwarzania wszystkich istotnych wielkości pomiarowych w trójfazowej sieci zasilającej. Zgodnie z zasadami przyłączania odnawialnych źródeł energii (OZE) do sieci instalacje te powinny być wyposażone w urządzenia zapewniające pełny monitoring wszystkich istotnych parametrów produkcji energii elektrycznej, z możliwością zdalnego sterowania pracą źródła odnawialnego oraz wizualizacją stanu pracy w czasie rzeczywistym.
Rys. 2 Kompleksowe rozwiązanie WAGO w zakresie monitoringu energii elektrycznej oraz zarządzania infrastrukturą energetyczną
Moduły odczytują bezpośrednio wartości pomiarowe, takie jak: moc bierna/pozorna/czynna, zużycie energii, współczynnik mocy, kąt przesunięcia fazowego, częstotliwość oraz przekroczenie/spadek napięcia i prądu względem wartości znamionowych. Możliwość rezygnacji z zewnętrznych urządzeń pomiarowych oznacza w tym przypadku nawet 10-krotną oszczędność. Oprócz pomiaru zużycia energii, moduły z analizą wyższych harmonicznych oferują także inne funkcje do kompleksowej analizy sieci zasilającej, które pozwalają na zlokalizowanie zakłóceń (np. rejestracja wartości szczytowych). Dodatkowy pomiar prądu w przewodzie neutralnym może pomóc w wykryciu uszkodzeń izolacji. Analiza 4-kwadrantowa dostarcza informacji o rodzaju obciążenia.
Rys. 3 Sterownik PFC200 telecontrol z wbudowanym modemem GPRS
Zaimplementowane w sterownikach standardy bezpieczeństwa teleinformatycznego (szyfryzacja danych AES128, IPSec, OpenVPN) pozwalają na stosowanie tych rozwiązań w najbardziej odpowiedzialnych i newralgicznych punktach sieciowych. Sterownik WAGO umożliwia zdalny dostęp do oddalonych stacji oraz przesyłanie wszystkich istotnych parametrów pracy równolegle do kilku systemów za pośrednictwem protokołów telecontrol. Rozwiązania WAGO wprowadzają również możliwość autentykacji oraz uwierzytelniania, wielopoziomowego logowania oraz parametryzacji poziomów dostępu.
Ze względu na rozproszenie punktów sterowania, ich niepowtarzalność i ogromną liczbę danych
do obróbki automatyzacja sieci i stacji SN/nN wymaga sprawdzonych i skutecznych technologii komunikacyjnych. Zastosowanie rozwiązań WAGO gwarantuje zarówno bezpieczeństwo, jak i niezawodność działania.
Gwarancja zasilania
Dla zapewnienia bezpiecznej pracy systemu zasilania zastosowano bezprzerwowy zasilacz EPSITRON® UPS, który potrafi sprostać sytuacjom awaryjnym (zaniki napięcia) i skrajnym warunkom atmosferycznym. Układy zasilania awaryjnego EPSITRON® UPS spełniają te warunki, dodatkowo podnosząc funkcjonalność układu o automatyczną diagnostykę baterii wraz z dopasowaniem parametrów ładowania w celu wydłużenia jej żywotności. Urządzenia wyposażone są w funkcje „Battery Control”, która poprzez automatyczne testowanie akumulatorów jest w stanie generować informacje dla użytkownika o zalecanej wymianie baterii, co wpływa pozytywnie na planowanie prac eksploatacyjnych w obiektach energetycznych.
Rys. 4 Układ zasilania EPSITRON® UPS z funkcją zarządzania baterią „Battery Control”
System zarządzania
Wśród sześciu testowanych modeli pracy inteligentnej sieci energetycznej sprawdzano również rozwiązania do optymalizacji struktur, monitorowania, sterowania czy ochrony mikrosieci na obszarach wiejskich. Na potrzeby projektu RIGRID firma Electrum opracowała rozwiązanie łączące w sobie zalety klasycznego systemu do poboru i kontroli danych, internetu rzeczy i systemu do modelowania i projektowania mikrosieci z oprogramowaniem do analizy biznesowej.
Termin realizacji projektu RIGRID: 1 maja 2016 – 30 kwietnia 2018
Adrian Dałek, WAGO.PL