Opis sytemu
Elektrownia hybrydowa jako zbilansowane handlowo i/lub fizycznie źródło energii
wspólnie przyłączane do systemu elektroenergetycznego, składa się zwykle z :
− generatora (-ów) wiatrowych. W zaleŜności od mocy instalacji moŜe to być
maszyna podłączona bezpośrednio do sieci lub poprzez przekształtnik
energoelektroniczny,
− panele PV (stacjonarne lub ruchome),
− generator wirujący (np. biomasa, biogaz lub mała elektrownia wodna),
− zasobnik energii.
Wszystkie wyszczególnione źródła oraz wybrane ich kombinacje, będą rozwaŜane na
etapie badań symulacyjnych i laboratoryjnych. Prace badawcze będą dotyczyć
elementów z obszaru kompensacji mocy biernej, jakości energii, fotowoltaiki i
turbiny wiatrowej. Zostaną przeprowadzone prace z obszaru monitoringu pracy
rzeczywistych źródeł w celu zdobycia nowej wiedzy oraz umiejętności dla
opracowania nowych produktów planowanych do wytwarzania w ramach projektu.
Zaplanowano budowę eksperymentalnych urządzeń i oprogramowania laboratoryjnego w
tym równieŜ wytworzenie w ramach wkładu własnego przedsiębiorcy elementów do
testów przemysłowych dla badania i potwierdzenie poprawności ich funkcjonowania
w warunkach rzeczywistych. Obiekty testowe wykorzystywane w ramach prac
badawczych będą przyłączone do sieci średniego napięcia zarówno w wariancie
przyłączenia do linii napowietrznej 15kV za pośrednictwem niewielkich odcinków
linii kablowej podziemnej oraz do pola 15kV w GPZ za pomocą wielokilometrowych
odcinków linii kablowych podziemnych o zróŜnicowanych przekrojach. W ramach
projektu zakłada się również budowę w ramach wkładu własnego przedsiębiorcy
obiektu hybrydowego opartego o generator wiatrowy i ogniwa fotowoltaicznego z
załoŜeniem podziału mocy w obiekcie na poziomie około 800 kVA dla turbiny
wiatrowej i około 600 kWp dla ogniw fotowoltaicznych. Na bazie w/w i innych
obiektów laboratoryjnych/testowych analizowana będzie praca/synchronizacja z
publiczną siecią elektroenergetyczną oraz możliwość pracy wyspowej, w strukturze
mikrogridu do zasilania wydzielonej grupy odbiorców.
Realizowany projekt budowy i zastosowania hybrydowej wiatrowo-słonecznej
elektrowni generujący czystą energię elektryczną spełnia kryteria innowacyjności
produktowej. Produkowana energia jest czystą ekologicznie, czyli nie
oddziałująca na środowisko przyrodnicze ale równieŜ wysokiej jakości energią
elektryczną. Dotyczy to w szczególności kompensacji mocy biernej i monitorowania
wskaźników jakości napięcia i w punkcie przyłączenia elektrowni. Wykonany
eksperymentalny układ kompensatora zainstalowany w obiekcie pracującym w
warunkach rzeczywistych. będzie pracował w zamkniętym układzie regulacji
gwarantując pożądany poziom mocy biernej/współczynnika mocy w przyłączu głównym
elektrowni bez negatywnego wpływu na jakość napięcia. Stworzony nowy produkt
rynkowy nie był stosowany w Polsce w połączeniu z róŜnymi źródłami energii.
Innowacyjność tej propozycji dotyczy głównie rynku krajowego ze względu na
ograniczenie w postaci duŜego zróŜnicowania systemów stosowanych w Europie
głównie w zakresie mocy jednostkowej instalacji.
Innowacyjność produktowa przejawia się również w procesie
zarzadzania elektrownią hybrydową obejmującą Monitorowanie i wizualizację pracy
elektrowni i nadrzędne sterowanie elektrownią. W tym celu zostanie opracowany
algorytm monitorowania i sterowania pracą elektrowni hybrydowej. Wykonany
zostanie monitoring sprawności technicznej elektrowni i pełna wizualizacja jej
pracy, Wytworzenie narzędzi umoŜliwiających prognozowanie wartości energii
wytwarzanej przez elektrownie z wyprzedzeniem dobowym dla potrzeb grafikowania
na rynku energii z uŜyciem adaptacyjnych metod sztucznej inteligencji.
Wytworzenie systemu (hardware i software) do pozyskiwania danych źródłowych
niezbędnych dla sterownia elektrownią hybrydową (niezaleŜnie od jej
konfiguracji: np. wiatrowo-słoneczna, wiatrowo- gazowa, z magazynowaniem
energii, bez magazynowania energii) stanowić będzie niewątpliwie innowację
produktową. Wymiernym produktem tego obszaru projektu będzie autorski,
rozproszony system akwizycji danych meteorologicznych dedykowany systemom
zarządzania i sterowania obiektami hybrydowymi wykorzystującymi do produkcji
źródła odnawialne. Zakłada się opracowanie modułów prognozowania moŜliwości
wytwórczych poszczególnych źródeł energii w zadanym okresie przy uwzględnieniu
warunków zewnętrznych oraz prognozowanie zapotrzebowania na potrzeby własne oraz
zewnętrzne. Dla uzyskania poŜądanego efektu zaplanowano określenie kryteriów
jakości sterowania (zysk sprzedaŜy energii, minimum kosztów działania systemu
itp).
Kolejnym aspektem innowacyjności będzie opracowany projekt obejmujący
wszystkie elementy konstrukcyjne panelu PV oraz proces wytworzenia prototypu.
Stworzony będzie model fizyczny realizujący przejście promieniowania słonecznego
poprzez kolejne elementy ogniwa uwzględniający procesy odbicia i absorpcji
światła oraz fotogeneracji w kolejnych elementach struktury panelu. Modelowany
będzie równieŜ wpływ promieniowania rozproszonego i procesów termicznych na
pracę panelu. Stworzony będzie model fizyczny realizujący transfer ciepła z
warstwy grzewczej do wszystkich elementów panelu. Zostaną zoptymalizowane
właściwości elektryczne i mechaniczne powłok grzewczych do zastosowania w celu
uzyskania jak najkrótszego czasu wytopienia warstwy śniegu lub lodu oraz
równomiernego rozkładu temperatury na całej powierzchni panelu PV i zmniejszenia
strat ciepła w układzie i zapewnienia trwałości mechanicznej. Model będzie
uwzględniał rzeczywiste warunki pogodowe na terenie Polski. Ponadto naleŜy
podkreślić, Ŝe wytworzone w ramach prac badawczych warstwy antyrefleksyjne o
zmodyfikowanej strukturze, pozwolą na znaczące podwyŜszenie transmisji światła
dla duŜych kątów padania promieni słonecznych. Dzięki czemu uzyska się znaczny
wzrost ilości energii produkowanej w godzinach porannych i popołudniowych.
Dodatkowym elementem jest zaplanowane do zastosowania folii laminacyjnej nowej
generacji oraz powłoki grzewczej w postaci cienkiej warstwy naniesionej na taflę
szklaną o zmniejszonej grubości dla zdecydowanego odróŜnienia eksperymentalnego
PV od produktów rynkowych jak i znaczącego podniesienia jego efektywności Istotą
innowacji procesowej jest wprowadzenie do struktury komercyjnej nowatorskiego
modelu prognozowania wartości energii wytwarzanej przez elektrownię z
wyprzedzeniem dobowym dla potrzeb grafikowania na rynku energii. NaleŜy równieŜ
podkreślić, Ŝe obecnie w Polsce dopiero od roku funkcjonuje jedyna farma
fotowoltaiczna o skali komercyjnej, zatem w świetle dotychczasowych doświadczeń
wszelkie rozwiązania dedykowane strukturom produkującym energię w oparciu o
obiekty hybrydowe OZE stanowią same w sobie innowację. Zatem zarówno proces
inwestycji budowy komercyjnej elektrowni hybrydowej z wykorzystaniem wyników
prac badawczych jak i zakładane do uzyskania modele stanowią unikalność i
niewątpliwą innowację w skali Europy. Równie istotnym czynnikiem świadczącym o
nowatorskim rozwiązaniu jest wykorzystanie opracowania i wykorzystanie w ocenie
efektywności przedsięwzięcia hybrydowej elektrowni wiatrowo słonecznej i
inwestycyjnego opracowanych modeli rachunku ekonomicznego i modelu biznesowego.
Wszystkie opracowane modele i narzędzia powstałe w sferze badawczej będą
zaimplementowane przez Partnera Biznesowego w procesie projektowania budowy i
eksploatacji elektrowni będącej przedmiotem projektu.
|
|