enviaM dezvoltă împreună cu WAGO soluții de telecontrol pentru rețele stabile

Controlul  securizat al ieșirilor in lumea descentralizata a energiei

În Germania, vremurile în care necesarul de energie putea fi acoperit cu ușurință de către centralele nucleare și pe cărbune, cu centrale pe bază de gaze naturale care să asigure vârfurile de consum, au apus de mult. Procentul sistemelor descentralizate de producție a energiei electrice este în continuă creștere. Fie că este vorba de energie primară solară, fie că este vorba de energia vântului sau biomasă, există numeroase sisteme pe piață pentru a controla producția de energie electrică din surse regenerabile. Acest lucru este posibil datorită soluțiilor revoluționare tip telecontrol, pe care liderul din piața de furnizare a energiei electrice din Germania de Est, envia Mitteldeutsche Energie AG (enviaM), le-a introdus pe piață împreună cu WAGO. Rețelele electrice au cunoscutul dezavantaj că nu sunt capabile fizic să stocheze energia electrică. Această limitare implică faptul că sistemul de management al centralei trebuie să se asigure ca energia produsă să corespundă necesarului energetic al consumatorilor plus pierderile survenite pe liniile de transport, deoarece orice supra-producție sau sub-producție cauzează modificări ale frecvenței în rețeaua de alimentare. Astfel, operatorii rețelei de distribuție sunt atenți ca producția de energie electrică să fie în permanență corelată cu necesarul energetic al consumatorilor.

Acest lucru este realizat cu ajutorul energiei de echilibrare, denumită și energie de rezervă, care poate proveni de la producători ce pot fi conectați la rețeaua de distribuție pentru durate scurte de timp, în cazul unei producții scăzute sau de la producători a căror producție de energie este limitată, în cazul unei supra-producții.

Disponibilitatea în timp util este decisivă

Când se vorbește despre echilibrarea energiei electrice, există trei tipuri de ieșiri electrice, care se disting una de cealaltă printr-un criteriu esențial: timpul de reacție necesar pentru ca operatorii rețelei de distribuție să le acceseze. Energia primară de echilibrare reprezintă aproximativ 2% din energia generată, iar operatorii rețelei de distribuție trebuie să fie capabili să o acceseze în cel mult 30 de secunde. În cazul energiei de echilibrare secundară, operatorii unității de producție a energiei trebuie să fie capabili să furnizeze această energie în cel mult 5 minute. Energia de rezervă trebuie să fie disponibilă în maxim 15 minute pentru a înlocui energia primară de echilibrare, pentru a fi din nou disponibilă în caz de nevoie. Ce-a de-a treia formă de energie de echilibrare poartă și denumirea de rezervă-minut, din cauza faptului că trebuie să fie disponibilă în maxim 15 minute.

enviaM furnizează și energia de echilibrare pentru a asigura energia de echilibrare secundară și rezervele minut. Ca și lider regional în domeniul furnizării serviciilor energetice în Germania de Est, cu sediul în Chemnitz, enviaM are acces la aproximativ 150 de sisteme descentralizate de producție a energiei electrice, în zona de reglementare a operatorilor de distribuție a energiei la 50 Hz, care contribuie la producția totală a energiei electrice. Sunt incluse termocentralele, centralele pe gaz, sisteme bazate pe biogaz și altele.

Cu scopul de a asigura energia secundară de echilibrare și rezervele minut în cel mai bun mod posibil, enviaM și WAGO au dezvoltat o soluție tehnică pentru a controla uniform diversele tipuri de sisteme provenite de la producători diferiți, astfel încât acestea să-și poată îndeplini scopurile în mod fiabil.

Luând ca exemplu termocentrale bazate pe biogaz, operatorii acestora – în cazul enviaM, aceștia sunt cel mai des cooperative agricole – au posibilitatea să pună producția de energie la dispoziția enviaM, fie în totalitate fie parțial, ca parte a energiei secundare de echilibrare sau rezervă minut. În general, o termocentrală pe bază de biogaz produce în jur de 500 kW. Dacă necesarul cerut de enviaM este, spre exemplu 40 %, sub forma de energie de echilibrare sau rezervă-minut, atunci operatorii centralei se asigură ca 200 kW pot fi accesați în maxim 5 sau 15 minute respectiv.

Dacă frecvența rețelei scade, termocentrala este conectată la rețeaua electrică. Dacă frecvența rețelei crește  producția termocentralei este redusă și biogazul produs este stocat pe termen scurt.

Pornirea și oprirea țintită

enviaM garantează telecontrolul necesar pentru reglarea parametrilor electrici pe ieșire prin folosirea unui tablou de comandă la cheie. Acesta include, în principiu, sistemul WAGO-I/O 750, o sursă de tensiune WAGO și un router INSYS MoRoS VPN.

Sarcina acestei unități este, spre exemplu, de a interoga parametrii de ieșire ai termocentralei pentru a determina cantitatea de energie ce poate fi produsă. “Cât anume pot conecta și cât anume trebuie să deconectez – aceasta este chaia”, spune Kristian Leibrich de la Serviciul Energetic. În practică, totul este implementat prin intermediul semnalelor analogice, care corespund unor parametrii țintă ai sistemului de producție care au fost stabilite anterior cu operatorii unității de producție. În acest mod, centrul de control al enviaM, localizat în Markkleeberg, poate porni termocentrala în funcție de necesități. Unitatea citește mesaje de avarie sau disponibilitate prin intermediul unor intrări suplimentare ale sistemului WAGO-I/O. “Astfel știm dacă unul dintre sistemele pe care le controlăm este efectiv disponibil”, explică Leibrich.

Creând interfețe ușor de utilizat

Sunt mai mult de 150 de sisteme descentralizate în gama de cuplu 50 Hz ce folosesc doar un sistem de control pentru controlul tuturor. Această relație demonstrează rapid că interfețele dintre controlerele de sistem de la fața locului și sistemul central din centrul de control enviaM înfruntă sarcini solicitante.

S-ar putea spune că enviaM cere ca operatorii de sistem să păstreze anumite standarde care să determine dacă furnizorii pot fie legați la sistemul de echilibrare a energiei sau nu. Cu toate acestea, politica de afaceri a enviaM este că ei ca și furnizori de servicii energetice să se adapteze la sistemele eterogene ale clienților – și nu vice versa. “Vorbim despre satisfacția clienților”, spune Gunar Deitert – specialist în Servicii Energetice.

Cu sistemul WAGO-I/O-SYSTEM 750, furnizorul de servicii din Chemnitz utilizează o soluție ce colectează, procesează și leagă cu ușurință orice număr de semnale sau protocoale de comunicare și le transferă la router, conform protocolului IEC-60870- 5-104. Router-ul le transmite în siguranță către concentratoarele de date WAGO. Concentratoarele de date – PLC-urile WAGO – centralizează substațiile WAGO, adică controlerele din sistemele clienților. Acestea sunt elementul de legătură cu sistemul de control, ce este conectat redundant prin intermediul protocolului IEC- 60870-5-101. Acest lucru crește securitatea IT și reduce substanțial probabilitatea unei avarii.

Concluzie

Soluțiile enviaM sunt un exemplu practic de cum subiectele complexe din domeniul tranziției energetice pot fi implementate folosing tehnologii industriale standardizate la nivel de control și comunicație. Utilizarea interfețelor open-source, conectate cu o selecție cuprinzătoare de module I/O, creează o bază pentru adaptarea la particularitățile sistemelor pentru generarea energiei regenerabile fără costuri mari de implementare.

Informații suplimentare:
WAGO Kontakttechnik GmbH & Co. KG –
Reprezentanța România
Șos. Pipera Tunari 1/1, Voluntari, Ilfov, România
Tel: +40314218568; Fax: +40314218569;
Mobil: +40753934300
info-ro@wago.com; www.wago.com