Енергетичний перехід - це виклик, що стоїть сьогодні не лише перед Німеччиною, а й перед усією Європою. У Німеччині планується, що до 2050 року більшість енергії буде надходити з відновлюваних джерел енергії (ВДЕ), таких як вітер, сонце, геотермальна енергія та енергія води. Однак використання енергії з ВДЕ приносить нові проблеми - одна з ключових проблем полягає в тому, як управляти надлишком енергії, що виникає в періоди високого виробництва. Що робити з надлишками енергії в сонячний, вітряний день, коли фотоелектричні та вітрові турбіни працюють на повну потужність? У такий час виникає проблема зберігання надлишків, які неможливо ефективно використовувати без відповідної інфраструктури. Схожа ситуація і в Польщі, де все більше підприємств використовують відновлювані джерела енергії, але все ще бракує відповідних рішень для зберігання надлишкової енергії. Одним з революційних рішень є технологія Power-to-Heat (P2H), яка перетворює надлишок електроенергії в теплову енергію для подальшого використання або зберігання. У цьому кейсі ми детально розглянемо, як компанія ELWA за допомогою систем і рішень JUMO розробила комплексне рішення P2H, яке дозволяє не тільки ефективно управляти надлишковою енергією, але й оптимізувати витрати і підвищити операційну стабільність. Ми розповімо, як ця технологія може також допомогти польським компаніям і підтримати національний енергетичний перехід. Читайте далі, щоб дізнатися, як сучасні технології можуть змінити спосіб управління енергією!
Енергетичний перехід, який здійснює Німеччина, серед іншого, має на меті, щоб до 2050 року більшість енергії в країні надходила з відновлюваних джерел - вітру, сонця, гідроенергії та геотермальної енергії. Це ключовий крок до скорочення викидів CO₂, декарбонізації та незалежності від викопних видів палива. Однак відновлювана енергетика ставить нові виклики. На відміну від традиційних джерел, таких як вугілля або газ, виробництво енергії з ВДЕ є нестабільним і залежить від погодних умов, що призводить до періодичних надлишків енергії.
Перед галуззю централізованого теплопостачання постає особлива можливість і водночас виклик - технологія Power-to-Heat може ефективно перетворювати надлишкову електроенергію в тепло, підтримуючи сектор централізованого теплопостачання в періоди підвищеного попиту на тепло. Цей підхід дозволяє виробляти тепло з надлишкової енергії, що забезпечує стале виробництво та стабілізацію енергетичної системи.
Прикладом ситуації, що розкриває ці проблеми, став так званий День матері в Німеччині у 2016 році. Інтенсивне сонячне світло та сильний вітер призвели до того, що фотоелектричні системи та вітрові турбіни виробляли надлишкову енергію, яка перевищувала ринковий попит. Це призвело до явища від'ємних цін на енергію - виробники змушені були платити споживачам за надлишок, щоб уникнути перевантаження електромережі. Подібні ситуації показують, що відсутність зберігання або альтернативного використання енергії в періоди перевиробництва може призвести до величезних економічних втрат і нестабільності в енергетичній системі.
Саме тому ключовим викликом у контексті енергетичного переходу є розвиток технологій, які дозволяють зберігати надлишкову енергію або перетворювати її в інші, корисні форми - передусім у тепло, яке можна подавати в системи централізованого теплопостачання і використовувати, коли виникає потреба в тепловій енергії.
Німецька компанія ELWA вже багато років працює на ринку як спеціаліст у галузі систем Power-to-Heat (P2H). ELWA розробляє та виготовляє системи, які перетворюють надлишок електроенергії в тепло для ефективного зберігання та подальшого використання енергії. У зв'язку з проблемами, пов'язаними з нестабільністю виробництва відновлюваної енергії, ELWA шукала рішення, яке дозволило б стабільно і безпечно управляти надлишковою енергією, забезпечуючи при цьому високу гнучкість і масштабованість. Системи повинні були бути модульними, щоб компанія могла поступово розширювати інфраструктуру в міру зростання попиту на тепло. Ключовою метою було створення системи, яка б працювала як для малих, так і для великих навантажень, пропонуючи широкий діапазон потужності та повну інтеграцію з іншими енергетичними установками.
Компанія також очікувала, що системи забезпечать високу доступність і простоту обслуговування. Підтримка операційної стабільності вимагала технологій, які б мінімізували ризик простоїв і полегшували технічне обслуговування. Крім того, система повинна була бути достатньо універсальною, щоб компоненти можна було швидко замінити, не порушуючи безперервність виробництва.
Через високу мінливість виробництва відновлюваної енергії, безперервний контроль і моніторинг технологічних параметрів, таких як температура і тиск, був ключовою вимогою. Дійсно, ефективне управління надлишковою енергією вимагає точного моніторингу цих змінних в режимі реального часу. Щоб задовольнити ці потреби, необхідно було впровадити передову систему вимірювання, яка гарантує безпеку та ефективність всього процесу P2H.
ELWA, у співпраці з JUMO, впровадила передову систему Power-to-Heat, яка прецизійно управляє надлишками електроенергії, перетворюючи їх на теплову енергію. Це рішення характеризується модульною конструкцією, що дозволяє швидко масштабувати його залежно від зростаючих енергетичних потреб – без ризику дестабілізації системи.
У ключових елементах системи наш партнер ELWA застосував трифазний регулятор потужності JUMO TYA 202, який точно контролює резистивні навантаження. Цей регулятор вирівнює розподіл потужності в усій системі, що підвищує енергоефективність і дозволяє оптимізувати витрати. Завдяки застосуванню економічного контуру в трифазній схемі (зірка-трикутник) система значно зменшує споживання енергії, а додаткова функція управління потужністю дозволяє ефективно розподіляти навантаження в мережі. Крім того, функція управління потужністю в режимі реального часу дозволяє ELWA гнучко адаптувати навантаження до поточного попиту, що зменшує енергетичні втрати та забезпечує ефективне використання надлишків енергії, особливо при змінному доступі до енергії з ВДЕ.
Перетворювач тиску JUMO dTRANS p02 DELTA постійно контролює тиск у системі, що дозволяє миттєво реагувати на зміни в процесі, запобігаючи перевантаженням і забезпечуючи стабільність роботи. У свою чергу, обмежувач температури JUMO safetyM STB/STW забезпечує постійний контроль рівня температури, захищаючи систему від перегріву та подовжуючи її термін експлуатації.
За центральне управління відповідає контролер ПЛК JUMO mTRON T, який об'єднує всі елементи системи в одну інтегровану керуючу одиницю. Його модульна конструкція забезпечує гнучкість, дозволяючи швидко додавати нові одиниці або розширювати систему без простоїв у роботі. Це універсальний пристрій, що інтегрує функції ПЛК, Ethernet-комунікації, а також візуалізації процесів, забезпечуючи повний контроль над параметрами процесів. JUMO mTRON T також забезпечує розширені можливості моніторингу та конфігурації завдяки інтуїтивно зрозумілій панелі керування.
У запропонованому нами рішенні ми врахували потреби високої доступності та простоти обслуговування системи. Ми забезпечили можливість швидкої заміни компонентів, що мінімізує простої на обслуговування та забезпечує безперебійність роботи. Крім того, завдяки модульній архітектурі, система може бути розширена в будь-який момент, що дозволяє ELWA динамічно адаптуватися до мінливих енергетичних потреб, гарантуючи повний контроль над надлишками енергії та їх ефективним використанням.
Завдяки модульній системі Power-to-Heat компанія ELWA отримала ефективний інструмент для управління надлишком енергії – надлишки негайно перетворюються на тепло, що усуває ризик оплати за від’ємні ціни на енергію та дозволяє повною мірою використовувати наявні ресурси.
Операційна безпека та висока доступність — це ключові переваги запропонованого нами рішення. Такі компоненти, як регулятор потужності TYA 202 та перетворювач тиску dTRANS p02 DELTA, забезпечують надійну та стабільну роботу, а також мінімізують ризик простоїв для технічного обслуговування.
Система P2H також забезпечує значну економію, оптимізуючи витрати на енергію завдяки рівномірному розподілу навантаження та спрощенню технічного обслуговування. Висока продуктивність і довговічність компонентів знижують експлуатаційні витрати, одночасно сприяючи стабільності виробництва.
Інтегрована система управління JUMO mTRON T забезпечує зручний моніторинг параметрів процесу, а її інтуїтивно зрозумілий інтерфейс дозволяє швидко реагувати на зміни потреб. Модульна система P2H надає ELWA повний контроль над процесом, підвищуючи ефективність і сприяючи розвитку компанії.
Технологія Power-to-Heat пропонує сучасний підхід до управління надлишком енергії, особливо з огляду на зростаючу частку відновлюваних джерел в енергетичному балансі. P2H дозволяє ефективно перетворювати надлишки енергії в тепло, усуваючи проблему від'ємних цін на енергію та забезпечуючи повне використання ресурсів. Завдяки застосуванню систем P2H промислові підприємства та теплоелектростанції можуть досягти більшої операційної стабільності, зменшити витрати та ефективно управляти виробничими змінними, що виникають внаслідок нестабільності ВДЕ.
Ми рекомендуємо розглянути можливість впровадження систем Power-to-Heat на підприємствах, які бажають оптимізувати свої енергетичні процеси. Модульні рішення, такі як ті, що пропонує JUMO, дозволяють гнучко адаптуватися до змінних потреб і легко розширюватися у міру зростання попиту.
Технологія P2H буде з часом розвиватися, пристосовуючись до змін на ринку енергії та зростаючого попиту на ефективне зберігання енергії. Ми заохочуємо компанії інвестувати в такі рішення, щоб здобути енергетичну незалежність, знизити операційні витрати та підготуватися до майбутніх енергетичних викликів.
Вітрова енергія
Мене звуть Евеліна Шміт, і я вже кілька років займаюся контент-маркетингом, поєднуючи свої професійні навички з пристрастю до написання текстів. Я переконана, що навіть найбільш технічні теми можна подати цікаво і доступно для всіх. Поза роботою я реалізую свої творчі здібності, створюючи колажі з газетних вирізок. Вільний час люблю проводити активно, вигулюючи собаку або займаючись бігом.
Ми закликаємо вас залишати коментарі через форму нижче. Вони будуть опубліковані онлайн після затвердження в межах нашого процесу перевірки.
