Quản lý năng lượng động sử dụng pin và quang điện

Quản lý năng lượng động sử dụng pin và quang điện

    Quản lý năng lượng động sử dụng pin và quang điện
    bởi Fraunhofer-Gesellschaft

    Dynamic energy management using batteries and photovoltaics


    Các hệ thống quản lý tải và năng lượng thông minh của dự án Haid Power điều chỉnh việc cung cấp năng lượng và kết hợp điện từ bộ lưu trữ pin với điện từ lưới điện công cộng. Ảnh: Fraunhofer-Gesellschaft


    Một thách thức đối với việc áp dụng rộng rãi năng lượng tái tạo là sản lượng dao động của các hệ thống quang điện—đối với các công ty sử dụng nhiều năng lượng, điều này có nghĩa là mạng lưới phân phối của họ đang nhanh chóng trở nên không đủ.

    Các nhà nghiên cứu của Fraunhofer đã phát triển một giải pháp kết hợp điện từ các nguồn tái tạo với điện từ lưới điện công cộng và sử dụng pin để bù cho các dao động. Cách tiếp cận này sẽ đặc biệt mang lại lợi ích cho các công ty muốn đầu tư vào tính bền vững bằng quang điện—và giảm chi phí năng lượng của họ trong quá trình này. Một phòng thí nghiệm sống mô phỏng các điều kiện thực tế sẽ mang đến cho khách hàng trong ngành cơ hội thử nghiệm các thành phần và giải pháp hệ thống. Giải pháp này cũng cho phép quản lý hiệu quả hơn các trạm sạc xe điện tử.

    Ngày càng có nhiều công ty trong ngành sử dụng năng lượng từ các nguồn tái tạo, chẳng hạn như quang điện, ngoài lưới điện công cộng. Tuy nhiên, sản lượng điện gió và năng lượng mặt trời dao động, khiến việc quản lý năng lượng trở thành một nhiệm vụ phức tạp. Pin được thiết lập để đóng một vai trò quan trọng trong việc giải quyết vấn đề này: Chúng đóng vai trò là bộ đệm và bù đắp cho những biến động về năng lượng điện. Nếu các công ty công nghiệp có hệ thống quang điện được lắp đặt trên mái nhà của họ có thể kết hợp thành công điện tự sản xuất được tạo ra từ quang điện với điện từ lưới điện công cộng, thì họ sẽ được hưởng lợi rất nhiều.

    Có nhu cầu ngày càng tăng để làm điều đó, vì giá năng lượng hiện đang tăng đáng kể. Viện Fraunhofer về Hệ thống năng lượng mặt trời ISE ở Freiburg đang giải quyết nhu cầu này với dự án Haid-Power của họ. Viện Fraunhofer về Động lực học tốc độ cao, Ernst-Mach-Institut, EMI—cũng có trụ sở tại Freiburg—đã tham gia với tư cách là đối tác.

    Một hệ thống quản lý năng lượng toàn diện
    "Chúng tôi đang phát triển một giải pháp mà các công ty trong ngành sản xuất có thể sử dụng để kết hợp quang điện với bộ lưu trữ pin nhằm bổ sung năng lượng và nhu cầu năng lượng của họ", Felix Stortz, một nhà khoa học nghiên cứu trong nhóm Hệ thống lưu trữ ứng dụng tại Fraunhofer ISE, giải thích. Là viện nghiên cứu năng lượng mặt trời lớn nhất ở châu Âu, viện đang mang đến nhiều kinh nghiệm chuyên môn.

    Khái niệm rất đơn giản: Phần mềm được cung cấp dữ liệu tiêu thụ từ tất cả các máy sản xuất, cũng như dữ liệu về trạng thái và khả năng sạc của pin được sạc bằng năng lượng mặt trời. Ông Stortz giải thích: “Hệ thống quản lý năng lượng sau đó có thể xác định lượng điện năng mà pin tại chỗ có thể cung cấp và lượng điện năng phải lấy từ lưới điện công cộng.

    Bằng cách khai thác hiệu quả hơn tiềm năng của năng lượng tái tạo, các công ty có thể giảm lượng khí thải CO2 đồng thời tiết kiệm chi phí điện. Quản lý năng lượng thông minh cũng giúp tránh được nhu cầu đầu tư lớn, chẳng hạn như lắp đặt đường dây điện mới.

    Quản lý năng lượng với khả năng dự đoán
    Cường độ bức xạ mặt trời đôi khi có thể được dự đoán trước nhiều ngày—do đó, điều này cũng đúng đối với đầu ra của các hệ thống quang điện. Thông tin này, kết hợp với dữ liệu có sẵn về mức tiêu thụ năng lượng điển hình cho tất cả các máy sản xuất, có thể cho phép phần mềm đưa ra dự đoán. Do đó, đội ngũ quản lý của công ty có thể lập kế hoạch trước về lượng năng lượng họ có thể mong đợi từ hệ thống quang điện của mình và lượng điện sẽ phải lấy từ lưới điện công cộng. Về nguyên tắc, giá điện cũng có thể được xem xét trong quá trình lập kế hoạch này: Pin có thể hoạt động như một bộ đệm trong thời gian giá cao nhất.

    Tuy nhiên, điều này không có nghĩa là hệ thống dựa vào các dự báo. Dữ liệu hiện tại về mức tiêu thụ năng lượng của máy móc được truyền vào hệ thống thông qua đồng hồ thông minh, cũng như trạng thái hiện tại của pin. Điều này có nghĩa là hệ thống có thể phản ứng bất cứ lúc nào, ví dụ như nếu một máy phải được khởi động trong thời gian ngắn.

    Sử dụng quản lý tải để ngăn chặn mức tiêu thụ cao điểm
    Một thành phần cốt lõi của giải pháp này là quản lý tải tích hợp. Mặc dù quản lý năng lượng là công cụ chính liên quan đến chiến lược tổng thể về sản xuất và tiêu thụ năng lượng từ nhiều nguồn khác nhau, nhưng quản lý phụ tải đóng vai trò là công cụ để phản ứng với mức tiêu thụ cao nhất. Ví dụ: nếu một hệ thống sử dụng nhiều năng lượng, chẳng hạn như lò nung, được đưa vào vận hành khi khả năng sạc của các thiết bị lưu trữ năng lượng cạn kiệt, thì phải lấy thêm điện từ lưới điện công cộng. Hệ thống quản lý phụ tải có thể gửi tín hiệu này đến hệ thống quản lý năng lượng. Điều này sau đó đảm bảo rằng các máy có thể điều khiển khác được điều chỉnh hoặc tắt hoàn toàn. Ông Stortz giải thích: “Cũng có thể cho máy chạy sau đó, khi pin được sạc đầy—với điều kiện là quy trình sản xuất cho phép điều này”.

    Các chuyên gia Fraunhofer đã sử dụng chương trình 

    ngôn ngữ Python để lập trình giải pháp quản lý tải. Điều này cung cấp sự minh bạch hoàn toàn. Hệ thống này đang được phát triển liên tục và chạy trên các PC công nghiệp sử dụng các giao diện tiêu chuẩn. Ông Stortz nói: “Hoàn toàn có thể triển khai một hệ thống theo đó hoạt động diễn ra trên máy chủ của chính công ty và có thể được kiểm soát qua internet.

    Các giải pháp thử nghiệm cho khách hàng trong ngành trong phòng thí nghiệm sống
    Để thiết lập các điều kiện tối ưu cho dự án của họ và hỗ trợ các dự án nghiên cứu tiếp theo trong tương lai, các nhà nghiên cứu của Fraunhofer đang thành lập trung tâm thử nghiệm và phát triển Haidhaus. Nền tảng công nghệ linh hoạt này sẽ sử dụng hệ thống quang điện và bộ lưu trữ pin mô-đun làm cơ sở phần cứng. Ngoài ra, các viện Fraunhofer ở Freiburg đang làm việc trên một phòng thí nghiệm sống, nơi cũng sẽ tập trung vào các công nghệ pin. Phòng thí nghiệm sẽ đóng vai trò là nền tảng để phát triển và thực hiện các thử nghiệm thực tế đối với các thành phần và giải pháp hệ thống. Nó cũng sẽ có sẵn cho các khách hàng trong ngành muốn kiểm tra và xác nhận các mô hình và hệ thống của họ trong các điều kiện vận hành trong thế giới thực.

    Bằng cách này, phòng thí nghiệm sống sẽ là một nền tảng để phát triển các khái niệm quản lý năng lượng tiên phong cho phép các nhà cung cấp điện thương mại và công cộng hoàn thành quá trình chuyển đổi năng lượng. Trong lĩnh vực xe điện, nguyên tắc quản lý năng lượng thông minh cũng được coi là yếu tố then chốt dẫn đến thành công. Ví dụ: nếu nhiều ô tô điện cần được sạc cùng lúc trên một con phố nhất định, hệ thống có thể ngăn mức tải cao nhất trong mạng lưới phân phối bằng cách tạm thời điều chỉnh chức năng sạc nhanh tại các trạm sạc.

    Zalo
    Hotline