U modernom svijetu električna energija je postala najnužnija potreba u našem svakodnevnom životu. Ipak, primarna električna mreža nije uvijek pouzdana. Može pokvariti tijekom oluja, nestanka struje ili tehničkih problema. U takvim trenucima mikromreža nudi savršeno rješenje. Ali jeste li se ikada zapitali: Što je mikromreža i kako radi? Bitno je razumjeti kako mikromreža radi.
Pomaže nam vidjeti zašto postaje tako snažno rješenje za pouzdanu i čistu energiju. Mikromreža je u biti manja verzija tradicionalne električne mreže. Nudi veću fleksibilnost i neovisnost. Ako ste novi u mikromrežnom sustavu, ne morate brinuti! Ovaj će vodič pobliže pogledati mikromreže, njihove komponente i način na koji rade. Dakle, počnimo!
Što je Microgrid?
Prvo shvatimo definiciju mikromreže jednostavnim rječnikom!
Mikromreža je mali energetski sustav. Ovaj sustav proizvodi i isporučuje električnu energiju lokalnom području. Može raditi s primarnom električnom mrežom ili samostalno po potrebi. Mikromreže koriste različite izvore, kao što su solarni paneli i generatori, plus baterije za skladištenje.
Da bismo to bolje razumjeli, prvo razmislimo o primarnoj električnoj mreži koju koristite svaki dan. Pokriva golema područja dovodeći energiju iz udaljenih elektrana. Pravo? Međutim, mikromreža se fokusira na manje područje i proizvodi električnu energiju bliže ljudima koji je koriste. To ga čini pouzdanijim, posebno u hitnim slučajevima kada glavna mreža zakaže.
Jedna od ključnih značajki mikromreže je njena fleksibilnost. Može se spojiti na primarnu mrežu i koristiti njenu podršku kada je to potrebno. Međutim, također se može prebaciti na "otočni način rada" i raditi samostalno. Na primjer, ako oluja prekine središnju mrežu, mikromreža može držati svjetla i uređaje uključenima.
Mikromreže također nisu ograničene na jedan izvor energije. Mogu koristiti kombinaciju solarnih panela, vjetroturbina, dizelskih generatora ili čak malih hidro sustava. Međutim, danas u mnogim dijelovima svijeta solarne mikromreže postaju najpopularniji izbor. Zašto? Razlog je što pružaju čistu, obnovljivu i-isplativu energiju.
Glavne komponente mikromreže
Sustav mikromreže sastoji se od nekoliko ključnih dijelova koji zajedno rade na generiranju. Dakle, istražimo primarne dijelove solarne mikromreže.
Izvori za proizvodnju električne energije:Odatle dolazi struja. U mnogim suvremenim mikromrežama, solarni paneli su primarni izvor. Međutim, mogu se koristiti i drugi izvori, poput vjetroturbina, dizel generatora ili malih hidro sustava. Uloga izvora proizvodnje je stvoriti dovoljno električne energije za potrebe područja koje opslužuje mikromreža.
Sustav za pohranu energije:Kao što znate, sunce ne sija cijelo vrijeme. Stoga mikromreže trebaju način da uštede dodatnu električnu energiju za kasniju upotrebu. Ovdje na scenu stupaju baterije. Baterije pohranjuju energiju tijekom razdoblja visoke proizvodnje. Međutim, puštaju ga kada je potražnja visoka ili kada je proizvodnja niska. Bezrješenje za pohranu energije, mikromreža ne bi bila pouzdana.
Distribucijska mreža:Proizvedena i pohranjena električna energija mora doći do korisnika. To se radi putem distribucijskog sustava. Uključuje žice, transformatore i prekidače koji prenose električnu energiju od izvora do potrošača. U mikromreži distribucijski sustav je manji i više lokaliziran. To ga čini bržim i lakšim za upravljanje.
Kontrolni sustav:Mikromreža treba inovativni sustav za upravljanje protokom električne energije. Kontrolni sustav je poput mozga. Odlučuje kada koristiti solarnu energiju, kada crpiti iz baterija, a kada se prebaciti na pomoćne izvore. Također pomaže mikromreži da zna treba li ostati povezan s glavnom mrežom ili raditi samostalno.
Opterećenja:Konačno, proizvedena električna energija mora služiti svrsi. "Opterećenja" su uređaji i mjesta koja koriste električnu energiju. U solarnoj mikromreži, opterećenja mogu uključivati kućanstva, škole, bolnice, trgovine ili industrije.
Kako radi mikromreža?: Vodič-po-korak!
Kao što sam već spomenuo, solarna mikromreža je lokalna i fleksibilna. Ovaj sustav radi tako što proizvodi električnu energiju u blizini ljudi kojima je potrebna. Zbog ove dužnosti, mikromreža radi nešto drugačije od tradicionalnih velikih mreža. Pa idemo dublje i istražiti kako solarna mikromreža zapravo radi.
Korak 1: Proizvodnja električne energije
Prvi korak u mikromreži je proizvodnja električne energije. Bez proizvodnje sustav ne može funkcionirati. Dakle, kako oni proizvode električnu energiju? Zapravo, u solarnoj mikromreži sunčeva svjetlost pada na solarnu ploču i sadrži sićušne čestice energije koje se nazivaju fotoni. Ti fotoni udaraju u površinu solarne ploče. Ta je površina izrađena od posebnog materijala koji se zove poluvodič (silicij).
Unutar solarne ploče ti fotoni pobuđuju elektrone u siliciju i počinju se kretati. Kada se ti elektroni počnu kretati, stvaraju električnu struju. Isprva, proizvedena struja je istosmjerna (DC). Ali većina naših domova i uređaja radi na izmjeničnu struju (AC). Dakle, solarna mikromreža koristi uređaj koji se zove mikromrežni pretvarač za promjenu istosmjerne struje u izmjeničnu.
Korak 2: Napajanje lokalnih korisnika
Nakon što se električna energija proizvede u mikromreži, sljedeći veliki zadatak je sigurno je dostaviti potrošačima. Taj se proces naziva distribucija snage. To se radi kroz male lokalne distribucijske vodove unutar mikromreže. Ovi vodovi povezuju se s kućama, uredima, bolnicama i drugim lokacijama, ovisno o tome gdje je mikromreža postavljena. Snaga u mikromreži ne mora putovati daleko.
Zbog toga je manji gubitak energije, što sustav čini pouzdanijim i-isplativijim. Još jedna značajna prednost je da mikromreža može uravnotežiti ponudu i potražnju energije. KAKO? Tijekom dana solarni paneli mogu proizvesti dodatnu električnu energiju. Tu snagu mogu odmah koristiti lokalne kuće ili pohraniti u baterije za noćnu upotrebu.
Korak 3: Pohranjivanje dodatne energije
Kada mikromreža proizvede više električne energije nego što je ljudi koriste u tom trenutku, dodatna energija ne ide uzalud. Umjesto toga, pohranjuje se za kasniju upotrebu. Ovo je vrlo važno jer se potražnja za energijom mijenja tijekom dana. Na primjer, tijekom dana solarni paneli mogu proizvesti mnogo električne energije. Međutim, noću nema sunčeve svjetlosti.
Dakle, bez skladištenja baterije, ta dodatna dnevna energija bi se izgubila. Najčešći način skladištenja električne energije u mikromreži je putem baterija. Oni skupljaju dodatnu energiju i čuvaju je na sigurnom dok ne zatreba. Kasnije, kada potražnja poraste, pohranjena električna energija može se pustiti natrag u sustav. To čini cijelu solarnu mikromrežu pouzdanijom i stabilnijom.
Korak 4: Korištenje pohranjene energije kada je potrebno
Nakon što se dodatna energija sigurno pohrani u baterije, one postaju rezervni izvor energije koji se može koristiti bilo kada. Dakle, kada glavna mreža zakaže, pohranjena energija može se osloboditi kako bi se zadovoljila potražnja. KAKO? U osnovi, električna energija se skladišti u baterijama u obliku kemijske energije. Kada je potrebna pohranjena energija, baterija prolazi kroz obrnutu kemijsku reakciju.
Elektroni se oslobađaju i vraćaju se kroz vanjski krug. Ovaj tok elektrona je ono što nazivamo električnom strujom. Jednostavnim riječima, baterija pretvara kemijsku energiju natrag u električnu energiju kako bi mogla napajati uređaje. Ali kao što sam rekao gore, ova struja je obično istosmjerna (DC). Dakle, ahibridni inverterpretvara električnu energiju u pravi oblik (AC).
Korak 5: Pametna kontrola i prebacivanje
Posljednji korak u funkcioniranju mikromreže odnosi se na upravljanje mikromrežnim sustavom. To se radi pomoću nečega što se zove mikromrežni kontroler. Kontroler stalno prati proizvodnju, skladištenje i korištenje električne energije. Na primjer, solarni paneli proizvode puno energije tijekom dana.
Kontroler može dio toga usmjeriti na punjenje baterija. Kasnije, noću, automatski se prebacuje na korištenje pohranjene energije baterije. Ovaj se proces odvija glatko i bez ikakvog ručnog napora. Drugi važan posao kontrolera je prebacivanje između glavne mreže i mikro mreže.
Kada glavna mreža radi normalno, mikromreža često ostaje spojena i dijeli električnu energiju. Ali ako dođe do nestanka struje, regulator se brzo isključuje (ovo se naziva "islanding"). To osigurava da mikromreža radi samostalno. Nakon što se glavna mreža vrati, kontrolni sustav se ponovno sigurno spaja.
Prednosti mikromreža
Mikromreže donose nekoliko koristi zajednicama, pa čak i državama. Ne radi se samo o proizvodnji električne energije, već i o tome da energiju učinimo pouzdanijom i pristupačnijom. Razmotrimo neke zajedničke prednosti koje nudi solarna mikromreža.
1- Pouzdano napajanje
Jedna od najznačajnijih prednosti mikromreža je da daju električnu energiju čak i kada primarna električna mreža padne. Na primjer, tijekom nestanka struje, oluje ili prirodne katastrofe, primarna mreža često se gasi. U takvim slučajevima mikromreža se odvaja od primarne mreže i nastavlja raditi sama. To ih čini posebno korisnima za bolnice, škole i hitne centre.
2- Čista i zelena energija
Mikromreže često koriste obnovljive izvore poput solarnih panela ili vjetroturbina. Ovi izvori ne zagađuju okoliš kao fosilna goriva. Oslanjajući se više na čistu energiju, mikromreže pomažu u smanjenju emisije ugljika. To čini zrak čišćim za disanje, što je dobro i za planet i za javno zdravlje.
3- Energetska neovisnost
Uz mikromrežu, zajednice ne moraju ovisiti samo o središnjoj električnoj mreži. Oni mogu lokalno proizvoditi i kontrolirati vlastitu električnu energiju. To im daje veću neovisnost i kontrolu nad svojom energetskom budućnošću. Za udaljena sela, otoke ili vojne baze, ova neovisnost može promijeniti-igru.
4- Fleksibilnost i skalabilnost
Fleksibilnost znači da se mikromreža može dizajnirati na mnogo različitih načina. Na primjer, jedna mikromreža-napajana solarnom energijom može koristiti samo solarne ploče i baterije. Međutim, drugi bi mogao kombinirati solarne, vjetrogeneratore i dizel generatore. Može se prilagoditi različitim potrebama. Jednostavnim riječima, mikromreža se savija kako bi odgovarala različitim situacijama.
Skalabilnost znači da se mikromreža s vremenom može povećati ili smanjiti. Pretpostavimo da malo selo počinje sa samo nekoliko solarnih panela i baterija. Kako se broj stanovnika povećava ili potrebe za električnom energijom rastu, mikromreža se može povećati. KAKO? Možete dodati više solarnih ploča, više baterija ili čak nove izvore poput vjetroturbina.
5- Ušteda troškova
Kao što znate, mikromreže koriste obnovljivu energiju i pohranjuju dodatnu električnu energiju u baterije. Time se smanjuje ovisnost o skupim fosilnim gorivima, čime se štedi na troškovima. Štoviše, kao što sam rekao gore, koriste se lokalno s malim distribucijskim vodovima. Time se smanjuje gubitak energije koji se obično događa zbog dugog putovanja. Kao rezultat toga, mikromreža učinkovitije proizvodi električnu energiju i smanjuje troškove.
Zaključak
Mikromreža je više od običnog malog elektroenergetskog sustava. To je pametan način za proizvodnju, skladištenje i korištenje električne energije bliže mjestima gdje je ljudima potrebna. Za razliku od velike središnje mreže, lokalnim zajednicama daje kontrolu nad vlastitom energijom. U ovom sam članku raspravljao o svemu o mikromrežama, od njihovog rada do njihovih pogodnosti.
Na primjer, mikromreže rade korak po korak. Ove mikromreže obnovljive energije proizvode električnu energiju koristeći solarne ploče ili vjetroturbine. Ovaj mikromrežni sustav pohranjuje dodatnu energiju u baterije. Oni distribuiraju struju kućama i poslovnim objektima u blizini. Štoviše, njegove su prednosti jasne. Kako se svijet kreće prema zelenijim rješenjima, ona nude i stabilnost i održivost.