Tecomat Foxtrot hospodaří s elektrickou energií

O Univerzitním centru energeticky efektivních budov ČVUT (UCEEB) v Buštěhradu u Kladna, o jeho určení a výzkumných projektech referuje článek na str. 83 až 84. Centrum vzniklo za účelem spolupráce s průmyslem a usiluje o trvale udržitelný rozvoj ve stavitelství. Základním cílem je snižovat závislost na energetických zdrojích prostřednictvím inovativní techniky budov a tím, že převádí nejnovější poznatky do stavebních technologií a do technického vybavení nových budov i rekonstrukcí budov již existujících – včetně energetických zdrojů, systémů distribuce energie a systémů řízení (www.uceeb.cz). V roce 2016 zde byl úspěšně realizován projekt využití nového bateriového úložiště elektrické energie pro zefektivnění hospodaření s energií. Prvotním cílem bylo zajistit nepřekračování čtvrthodinového maxima, nasmlouvaného s dodavatelem elektřiny.

Čtvrthodinové maximum

Metodika nepřekročitelného čtvrthodinového maxima je využívána většími odběrateli elektřiny. Funguje jako organizačně tarifní nástroj pro zajištění plynulé spotřeby. Součástí smlouvy dodavatele s odběratelem je stanovená hodnota maxima elektrické práce, která by neměla být v žádné čtvrthodině překročena. Jeho překročení (i ojedinělé) je penalizováno vysokými pokutami. Jedním ze způsobů ochrany spotřebitele je nasmlouvat bezpečně vysokou hodnotu čtvrthodinového maxima, kterou při běžném provozu nelze překročit. Ani to ale není levné řešení, protože součástí dohodnutých plateb je výše maxima. Častým řešením je využití regulátoru spotřeby, který měří spotřebu v každém čtvrthodinovém intervalu a při hrozbě jeho překročení odpojí některý ze souboru povolených spotřebičů. Takto fungoval osvědčený přístroj Tecomax, realizovaný s použitím starší generace PLC Tecomat. Postup je vhodný jen v případech, kdy odběratel má ve svém objektu nebo průmyslovém závodě dostatek výkonných spotřebičů, které lze bez rizika kdykoliv odpojovat a zase připojovat. Mnohdy je nutné volit složitější strategii regulace.

Netradiční řešení s fotovoltaickou elektrárnou a bateriemi

V centru UCEEB řešili podobný problém. Některé laboratoře v jeho budově jsou energeticky velmi náročné, takže se stává, že příkon budovy přesáhne nasmlouvané čtvrthodinové maximum. Aby se předešlo placení zbytečných pokud, zvolili zde ale jiný, netradiční postup. Podrobně je řešení popsáno v článku [1]. Spočívá v instalování výkonného bateriového úložiště, které v případě potřeby začne dodávat elektrickou energii do budovy. Jedním ze zdrojů energie pro budovu UCEEB je fotovoltaická elektrárna. Na střeše budovy je instalováno pole polykrystalických fotovoltaických panelů o výkonu 35 kW. Na fasádě budovy je umístěno menší fotovoltaické pole o výkonu 11,8 kW, kde jsou zastoupeny polykrystalické panely o výkonu 4,4 kW, monokrystalické panely o výkonu 2,6 kW a tenkovrstvé panely o výkonu 5 kW.

Jedno z největších Li-Ion úložišť řídí Foxtrot

K akumulaci elektrické energie bylo v budově UCEEB v roce 2016 instalováno akumulátorové úložiště o celkové kapacitě 63 kW·h (obr. 1). Toto bateriové úložiště využívající lithium-iontové (Li-Ion) akumulátory je v současnosti jedno z největších svého druhu v České republice. Skládá se z deseti Li-Ion akumulátorových baterií ESS 3.0 od společnosti BMZ GmbH (obr. 1), šesti střídačů napětí Xtender XTH 6000-48 od společnosti Studer Innotec a tří řídicích jednotek RCC-02 od téže firmy. Baterie má velkou účinnost, 97 %, a za rok se vybije o 4 %. Trvanlivost baterie je 5 000 cyklů při hloubce vybití (DOD) 80 % a její životnost je patnáct až dvacet let.

K řízení střídačů jsou instalovány tři programovatelné automaty (PLC) Tecomat Foxtrot CP-1016 od společnosti Teco a. s. (www.tecomat.com). V systému jsou také instalovány převodníky mezi jednotlivými komunikačními protokoly (obr. 2). Celý systém je navržen tak, aby ho bylo možné rozdělit na čtyři samostatné sekce pro účely experimentů. První část, která je největší, se skládá ze čtyř baterií, tří střídačů napětí, jedné řídicí jednotky a PLC Tecomat Foxtrot. Další dvě části tvoří dvě baterie, jeden střídač napětí, řídicí jednotka a PLC. K řízení a regulaci čtvrthodinového maxima a vyrovnávání velmi proměnné spotřeby budovy je zde použit další Tecomat Foxtrot.

Řešení i pro rodinné domy

Popsaný systém řízení je možné využít i v menším měřítku pro rodinné domy. Zde může Tecomat Foxtrot zastávat i funkci regulátoru proudové zátěže objektu a umožnit použití méně dimenzovaného hlavního jističe (pro případ, že by se tarify za elektřinu v budoucnu opíraly právě o velikost tohoto jističe).

Předpověď oslunění

Programovatelný automat Tecomat Foxtrot s využitím serveru PV Forecast řeší i službu předpovědi intenzity sluneční energie dopadající na solární panely. Pro její snazší implementaci je využíván funkční blok, který zajistí snadnou a verifikovanou komunikaci se serverem PV Forecast. První testovací aplikace na PLC Foxtrot v omezeném rozsahu již provozují vybraní zákazníci.

Další možnosti

V blízké budoucnosti vědci z UCEEB počítají s tím, že by se funkce bateriového úložiště měla rozšířit o další služby, např. o nabíjení elektromobilů. Projekt byl představen na konferenci Energetická soběstačnost pro domácnosti, která se konala 24. ledna 2017 v Ostravě.

Literatura:

[1] Foxtrot řídí jednu z největších baterií v Česku. Umožní minimalizaci plateb za nepřekročení nasmlouvaného čtvrthodinového maxima. SolárníNovinky.cz [online]. Ing. Jaroslav Dorda, 2017 [cit. 2017-02-24]. Dostupné z: www.solarninovinky.cz/?zpravy/2017021502/foxtrot-ridi-jednu-z-nejvetsich-baterii-v-cesku-umozni-minimalizaci-plateb-za-neprekroceni-nasmlouvaneho-ctvrthodinoveho-maxima#.WLB1sm_hCM8  

Ladislav Šmejkal

(Foto a grafika: UCEEB)

Obr. 1. Celkový pohled na bateriové úložiště v budově UCEEB

Obr. 2. Datové propojení bateriového úložiště v budově UCEEB, kde integrační roli zastává Tecomat Foxtrot CP-1016