Vrtec Destrnik-energetska plat pametnega objekta
Prenova več deset let starega elektroenergetskega sistema je na obzorju in z eksponentno rastjo obnovljivih virov energije, sončnih elektrarn, električnih vozil in polnilnih postaj, se počasi uresničuje vizija zelene prihodnosti.
Da bo ta vizija postala stvar realnosti bo pa potrebnega še veliko vloženega truda in kapitala. Kako pa bo izgledal ta prehod?
Spremembe podnebja in višanje temperatur sta poleg številnih ostalih okoljevarstvenih problematik še dodatno povečali potrebo po razogljičenju planeta, saj nas bo v nasprotnem primeru pasivnost drago stala. Tega se seveda zaveda tudi Evropska podnebno-energetska politika, ki je za to desetletje problemu razogljičenja namenila največ pozornosti in zastavila cilj, da do leta 2030 delež pridobljene čiste električne energije znaša vsaj 55 %.
Ker gresta razogljičenje in elektrifikacija z roko v roki je dejstvo, da so globalne spremembe in prilagoditve elektroenergetskega sistema neizogibne, vendar bo za to potreben čas. So pa tovrstne spremembe bistveno hitrejše na lokalnem nivoju, ki je temelj za dosego zastavljenih ciljev in kjer smo že leta priča ogromni rasti ter razvoju na področju e-mobilnosti, sončnih elektrarn, baterijskih hranilnikov, tehnologij dvosmernega pretoka energije (Vehicle-2-Grid) in ostale pripadajoče infrastrukture (samo v zadnjih 10 letih se je število e-polnilnic iz 2000 povzpelo na več kot 350.000). Tovrstne tehnologije bodo skupaj s pametnimi zgradbami odigrale svojo vlogo pri tvorbi pametnih omrežij in posledično pametnih mest (glej sliko 1). Ljudje se bodo iz porabnikov prelevili v prosumerje (angl. producer+consumer, proizvajalec in potrošnik)in podpirali omrežje, ki bo postalo veliko bolj dinamično.
Da pa bo omrežje lahko preneslo in obvladovalo takšne pretoke moči, bo nujna uvedba fleksibilnosti oziroma prožnosti omrežja, ki bo z dvosmernim pretokom energije in naprednimi informacijsko-komunikacijskimi sistemi prerazporejala energijo glede na želje distributerjev, agregatorjev (upraviteljev oz. posrednikov) in končnih uporabnikov. To bo na koncu optimiziralo pretok energije in kar je končnim uporabnikom najbolj zanimivo, bistveno znižalo cene električne energije.
Vendar temu danes ni tako. Visoke energetske konice povzročajo obilo težav, predvsem pa porabnike motijo cene električne energije, ki so v zadnjem letu skokovito narasle in vse kaže, da se cene ne bodo zlahka umirile. Z namestitvijo sončne elektrarne se lahko izognemo visokim stroškom, obenem pa ob visokih cenah elektrike bistveno znižamo čas povrnitve investicije samooskrbnega sistema. Se pa pri tem pojavi problem nestanovitnosti solarne tehnologije, saj je sonce nezanesljiv vir energije. To poleg uporabe omrežja kot kompenzatorja primanjkljajev in viškov energije rešujemo z namestitvijo baterijskega hranilnika za shranjevanje viškov el. energije, v prihodnje pa bo z dinamičnim tarifiranjem (polnjenje pri nizki, praznjenje pri visoki tarifi) ekonomska prednost še toliko večja. Velja omeniti tudi, da bo predvidoma po letu 2023 pri pridobitvi sončne elektrarne obvezna namestitev baterijskega hranilnika, kot je to že praksa v tujini. Prav tako je cilj Evropske komisije v okvirnem roku 10 do 15 let prenehati s prodajo motornih
vozil z notranjim zgorevanjem v Evropi (posamezne države članice nameravajo cilj doseči bistveno prej, predvsem Skandinavija). Poleg baterijskih hranilnikov bodo tako v pametne zgradbe (glej sliko 2) integrirane še e-polnilnice za interakcijo z električnimi vozili (EV), saj se bo za podporo izkoriščala velika kapaciteta baterije EV (do 100 kWh na vozilo). Dejstvo je, da je tovrstni model pametne zgradbe dinamičen in tehnično kompleksen. Težava se pojavi pri zahtevni integraciji omenjenih tehnologij v celoto, ki bo kot prvo delovala tehnično brezhibno in kot drugo uporabniku zagotavljala izvajanje storitev prožnosti ter s tem občutne prihranke pri stroških električne energije.
Rešitev za vse zgoraj naštete težave smo pripravili in realizirali v podjetju Telem za pametno zgradbo vrtca v Destrniku, ki je eden prvih pilotnih projektov na tem področju. Izvedli smo celovito rešitev za sistem samooskrbe, ki je vključeval e-polnilnico, baterijski hranilnik z inverterjem, sončno elektrarno (zunanji izvajalec) in sistemsko optimizacijo ter nadzor. Prioritetni sistem je zasnovan tako, da se proizvedena energija fotonapetostnih modulov porabi direktno za potrebe gospodinjstva, če proizvodnje ni dovolj pa se uporabi energija iz baterijskega hranilnika. Kadar je proizvedena energija večja od porabe se presežki uporabijo za polnjenje baterije, če je le ta polna, se viški uporabijo za polnjenje električnih vozil. V primeru, da so vsi nivoji pokriti pa sistem viške energije vrača nazaj v omrežje. Kot dodatno funkcionalnost smo k e-polnilnici dodali tudi LMS (Load Management System), ki omogoča delitev in prerazporejanje priključne moči ter s tem pripomore k še nižjim stroškom oskrbe. Enostaven uporabniški spletni vmesnik uporabniku omogoča upravljanje in spremljanje proizvodnje oziroma potrošnje električne energije, kapacitete baterij, status e-polnilnice in podobnega.
Podobni objekti se bodo čez leta lahko povezovali v lokalne energetske skupnosti (Microgrid) in z medsebojno izmenjavo el. energije zagotavljali popolnoma decentralizirano,
trajnostno in ekonomsko stabilno samozadostnost.
Ambicije Evropske energetske politike so brez dvoma visoke, smo pa na dobri poti, da ob vzajemnem sodelovanju akterjev na vseh nivojih elektroenergetskega omrežja pripeljemo svet korak bližje k viziji zelene prihodnosti.