Wytwórcy energii

Więcej o Wirtualnej Elektrowni

O nas

Kontakt

Jak działa wirtualna elektrownia?

Grzbiet
Next Box

Next Box jest zaprojektowanym przez nas układem sterowania  który służy do podłączenia każdego urządzenia do naszego systemu sterowania. Spełnia wszystkie wymagania OSP w zakresie technologii i bezpieczeństwa uczestnictwa w rynkach sterowania częstotliwością sieci.

Next Box jest łącznikiem z NEXT Pool. Pozwala nam to na podłączenie tysięcy zdecentralizowanych producentów i odbiorców energii elektrycznej do naszego systemu centralnego. Ale to tylko część korzyści: dzięki Next Box źródła produkcyjne zawsze są w stanie przesłać nam w czasie rzeczywistym dokładne dane potrzebne do sprzedaży energii elektrycznej na rynkach, z dokładnością do kwadransa.

Właściwości techniczne skrzynki Next Box

  • Next Box łączy aktywa w Next Pool z naszym systemem kontroli.
  • Komunikacja odbywa się w obu kierunkach
  • Next Box wysyła informacje do układu sterowania.
  • Układ sterowania może poprzez NEXT BOX  włączać i wyłączać źródło ee.
  • Transmisja danych odbywa się za pośrednictwem połączenia GPRS, które nawiązywane jest przy użyciu karty SIM.
  • Dane są szyfrowane bezpośrednio w NEXT BOX.
  • Karty SIM w modemie muszą być uwierzytelnione, aby mogły dołączyć do zamkniętej grupy użytkowników i wysyłać dane do naszego systemu sterowania. Autoryzacja jest przeprowadzana przez nasz system kontroli.
  • Po podłączeniu do naszego systemu kontroli dane są odszyfrowywane.

Grzbiet

Elastyczni producenci energii

Przykładami elastycznych producentów energii są biogazownie, elektrownie wodne lub elektrociepłownie. Wspólną ich cechą jest to, że mogą dostosowywać swoją produkcję energii elektrycznej niezależnie od czynników zewnętrznych, takich jak pogoda, co ma miejsce w przypadku elektrowni wiatrowych i słonecznych.

Elastyczni producenci energii elektrycznej, dzięki możliwości kontrolowania produkcji energii elektrycznej, mogą służyć jako środki stabilizujące częstotliwość sieci czy zmiany mocy. Oznacza to, że produkcja może być dostosowywana (zwiększana lub zmniejszana) w zależności od potrzeb OSP. Elastyczni wytwórcy energii mogą reagować w warunkach szczytowego obciążenia oraz zmniejszyć produkcję gdy ceny są niskie poza szczytem. Dzięki naszemu systemowi sterowania, możemy przygotować indywidualny zoptymalizowany harmonogram pracy dla każdego zakładu, w celu optymalizacji przychodów z aktywów produkcyjnych.

Grzbiet

Zmienne źródła energii


Elektrownie wiatrowe lub słoneczne są przykładami producentów energii zależnych od czynników zewnętrznych. Ich moc produkcyjna zależy od warunków pogodowych, dlatego nie mogą dostosować produkcji zgodnie z własnymi upodobaniami. Można je jednak wyłączyć, jeżeli ceny na giełdach energii elektrycznej spadną do wartości ujemnej (na chwilę obecną możliwe teoretycznie w Polsce w 2019 r). Nie można z całkowitą dokładnością przewidzieć ilości energii dostarczanej do sieci przez elektrownie słoneczne i wiatrowe jednak w miarę zbliżania się do dnia produkcji  prognozy stają się dokładniejsze w zakresie obrotu i bilansowania energii elektrycznej , gdzie jakość prognozowania tj. grafików handlowych zwiększa się dzięki dokładności.

Grzbiet
Giełda energii

Sprzedajemy energię z rozproszonych  źródeł na różnych rynkach. Za pośrednictwem giełd energii dokonujemy również zakupów towarów na rzecz naszych klientów.. Najważniejsze rynki zbytu:

  • Intraday-market (aukcyjny i ciągły) EPEX SPOT
  • Day ahead markets European Energy Exchange w Paryżu (EPEX SPOT) I Energy Exchange Austria w Wiedniu (EXAA)
  • Power Futures markets o European Energy Exchange w Lipsku (EEX)

Powyższe rynki różnią się od siebie w zakresie np. warunków handlowych czy okresami oferowanych produktów. Kontrakty długoterminowe zawierane są na rynku kontraktów terminowych (Futures) na energię elektryczną, natomiast energia na następny dzień notowana jest na rynku dnia następnego. Na rynku dnia bieżącego sprzedawana jest energia na bieżący dzień (do 30 minut przed dostawą).

Grzbiet
Agregaty prądotwórcze

Agregaty prądotwórcze zasilają nieruchomości w przypadku awarii sieci. Agregaty te są często używane w szpitalach, kompleksach przemysłowych lub budynkach administracyjnych. W Niemczech sieć elektroenergetyczna  jest wysoce niezawodna, a agregaty są rzadko używane. W całych Niemczech zainstalowano jednak około 9000 agregatów. Zazwyczaj w przypadku awarii sieci agregaty muszą się natychmiast włączać. Dzięki temu doskonale nadają się do sterowania „dodatnią” częstotliwością sieci czyli zwiększania produkcji energii elektrycznej : W przypadku braku zasilania w sieci, agregat może natychmiast zapewnić zasilanie i stabilizację sieci. 
W praktyce proces działa w następujący sposób: podczas awarii sieci agregat włącza się i dostarcza zasilanie do np. szpitala. Oznacza to, że szpital nie musi pobierać energii z sieci, co zmniejsza zapotrzebowanie na energię. W ten sposób zmniejsza się nierównowaga w sieci. Z tego punktu widzenia zapewnienie sterowania częstotliwością sieci z agregatem jest formą reakcji na zapotrzebowanie - elastyczną regulacją po stronie popytu tj zwiększeniem mocy produkcyjnych systemu.
Podczas gdy agregaty są zazwyczaj napędzane silnikiem wysokoprężnym, wykorzystanie ich jako środka stabilizującego sieć jest uzasadnione z punktu widzenia zrównoważonego rozwoju. Praca przy regulacji częstotliwości sieciowej może być uznana za test pracy agregatu który i tak jest wymagany. Oznacza to, że roczny czas pracy niekoniecznie wydłuża się, gdy agregaty są wykorzystywane do sterowania częstotliwością sieci. Ponadto dzięki już dostępnym zasobom nie trzeba budować żadnych nowych elektrowni, a praca w konwencjonalnych elektrowniach może zostać ograniczona.

Grzbiet
Ciepło z Prądu

Duże systemy wykorzystujące energię elektryczną do wytwarzania ciepła z punktu widzenia siec elektroenergetycznej działają „na odwrót” niż agregaty prądotwórcze: przeprowadza się w nich proces przemiany energii elektrycznej w ciepło.
 
Z uwagi na fakt, że prąd to droższe źródło energii niż np. promieniowanie układy PtH (ang. Power to Heat) tworzy się w pobliżu uprzemysłowionych terenów w celu produkcji ciepła przy wykorzystaniu ujemnych czy niskich cen energii elektrycznej. PtH to idealne instalacje, które po przyłączeniu do giełdy towarowej mogą pracować w szczytach zapotrzebowania na ee. Wspomniane instalacje mogą dostarczać „negatywną” częstotliwość (poprzez konsumpcję ee.) z uwagi na możliwość przemiany energii elektrycznej w ciepło.
 
Alternatywnie można napotkać rozwiązania polegające na zainstalowaniu układu PtH pomiędzy jednostką kogeneracyjną a punktem dostawy ee. do sieci elektroenergetycznej. Takie rozwiązanie sprawia że nadmiar ee. z agregatu PtH zamienia na energię cieplną.
Grzbiet
Regulacja częstotliwości sieci 

Regulacja częstotliwości sieci służy do stabilizacji systemu elektroenergetycznego. Może być postrzegana jako rodzaj rezerwy mocy, która może być aktywowany przez operatora systemu przesyłowego (OSP) w przypadku drastycznych odchyleń częstotliwości sieci od 50 Hz. Wahania częstotliwości pojawiają się, gdy podaż i popyt energii elektrycznej jest nierównomierny.
W Niemczech aby wziąć udział w przetargu na zapewnienie sterowania częstotliwością sieci, potrzebne jest co najmniej  5 MW  mocy sterowalnej. Próg 5 MW  jest łatwiej kontrolować   w ramach elektrowni wirtualnej niż w przypadku pojedynczego producenta energii. Po uzyskaniu pozytywnej akceptacji na rynku sterowania częstotliwością sieci uczestnicy otrzymują wstępną rekompensatę wyłącznie za dostarczanie mocy tj. gotowość , a następnie dalszą rekompensatę za ew. aktywację usługi

Grzbiet
Partnerzy w zakresie interfejs’u
 
Protokół interfejsu służy do zdalnego sterowania jednostkami wytwarzającymi lub pobierającymi energię. Protokół interfejsu gromadzi informacje o poszczególnych aktywach, takich jak dostępność lub bieżąca produkcja oraz przekazuje te informacje przez Internet do naszego systemu sterowania. Protokół interfejsu może również uzyskiwać dostęp do jednostek zasilających oraz zmniejszać lub zwiększać ich zużycie lub produkcję.

Po lewej stronie można zobaczyć producentów, z którymi nawiązaliśmy już współpracę w celu zintegrowania producentów i konsumentów energii z naszą elektrownią wirtualną. Często poszerzamy nasze wsparcie o nowych producentów. Skontaktuj się z nami, jeśli chcesz użyć nowego interfejsu sterowania, który nie znajduje się jeszcze na liście.

Grzbiet
Odbiorcy energii elektrycznej

W przeszłości biernymi uczestnikami rynku energii elektrycznej byli odbiorcy energii. Konsumenci zazwyczaj podpisywali długoterminowe umowy na dostawę energii i zużywali tyle energii, ile potrzebowali do prowadzenia działalności gospodarczej, przemysłowej lub na potrzeby domu jednorodzinnego. Zużycie energii było postrzegane jako proces statyczny.
Obecnie sytuacja wygląda inaczej: konsumpcja jest dostosowana do podaży. W pewnych okresach i w zależności od dostaw energii i cen energii, odbiorcy energii mogą zużywać mniej lub więcej energii niż pierwotnie planowano. To elastyczne dostosowanie nazywa się reakcją na popyt. 
Elastyczne odbiorniki energii, takie jak chłodnie, pompy lub jednostki PtH (Power-to- Heat), mogą również zapewnić kontrolę częstotliwości sieci. Mogą one zmniejszyć lub zwiększyć swoje zużycie na żądanie OSP, gdy w sieci występują okresy nadmiaru lub zapotrzebowania zasilania. 
Jeśli odbiorcy energii są połączeni  z giełdą energii, mogą również dostosować swoje zużycie energii do cen na rynku dnia bieżącego, korzystając z naszego produktu BEST of 96: Przy wysokich cenach giełdowych zmniejsza się zużycie energii. Kiedy ceny spadają, konsumpcja nadrabia zaległości. Pomaga to ustabilizować sieć oraz obniżyć koszty zużycia energii.

Grzbiet
Nasz układ sterowania

System sterowania stanowi rdzeń technologiczny Wirtualnej Elektrowni i jest zarządzany wyłącznie przez naszych inżynierów systemowych. NEXT BOX’y przy użyciu komunikacji maszyna-maszyna (M2M) przekazują do układu sterowania kładu  informacje dotyczące  jednostek produkcyjnych i sieci energetycznej i następnie tworzą Wirtualną Elektrownie . Po dotarciu informacji do systemu sterowania dane są ponownie uwierzytelniane przez zabezpieczony klaster routerów, odczytane i zapisane w naszej bazie danych.
Dzięki tym danym zawsze wiemy, ile energii jest dostępne w NEXT Pool’u  i ile energii możemy zapewnić do sterowania częstotliwością sieci. Podczas wywołania związanego z zmianami częstotliwości sieci, nasze algorytmy kontrolują, które zasoby redukują lub zwiększają produkcję lub zużycie oraz o ile - a wszystko to w czasie rzeczywistym. Zoptymalizowane grafiki handlowe są natychmiast wysyłane przez nasz interfejs komunikacyjny do odbiorcy danych który to może przeprowadzić korektę produkcji/zużycia
Zastosowanie systemu sterowania wykracza jednak poza sterowanie częstotliwością sieciową. System kontroli odgrywa również ważną rolę w kontrolowaniu wytwórców i odbiorców energii elektrycznej w oparciu o ceny na giełdach energii. W zależności od cen na rynku dnia następnego i na rynku dnia bieżącego system sterowania decyduje o tym, jak poszczególne aktywa - takie jak biogazownie czy pompy wodne - powinny działać. Algorytmy optymalizacji stale wybierają najlepszy harmonogram dla każdego składnika aktywów w NEXT Pool. Producenci energii elektrycznej wytwarzają tylko tyle energii, ile faktycznie potrzebuje sieć, podczas gdy elastyczni odbiorcy energii wykorzystują ten mechanizm, aby pobierać energię tylko wtedy, gdy jest ona najmniej kosztowna. Pozwala to naszemu systemowi sterowania na ustabilizowanie sieci przed wahaniami, zanim jeszcze potrzebna będzie regulacja częstotliwości.  

Grzbiet
Modem Next Box

Modem służy do nawiązania połączenia pomiędzy jednostką (np. agregat pompowy lub silnik gazowy) a układem sterowania. Dane są przesyłane z Next Box za pośrednictwem zamkniętej grupy użytkowników do układu sterowania. Zainstalowana karta SIM służy do identyfikacji określonej jendostki w zbiorze użytkowników co umożliwia po weryfikacji wymianę danych.

Grzbiet
Antena Next Box

Antena polepsza pracę odbiornika w Next Box. W przypadku zainstalowania Next Box w miejscu ciężko dostępnym dla sygnału np. w maszynowni. Antena może zostać zainstalowana w miejscu o lepszych parametrach odbiorczych tj. na otwartej przestrzeni na odpowiedniej wysokości.

Grzbiet
Jednostka kontrolna Next Box

Next Box zawiera programowalny-logiczny-kontroler. PLC to komputer, którego zadaniem jest deszyfrowanie surowych danych pochodzących od źródła produkcyjnego. PLC bezustannie monitoruje stan pracy generatora i przesyła te dane to układu sterowania. Na podstawie otrzymanych danych ze źródeł układ sterowania tworzy harmonogramy pracy dla producentów lub odbiorców energii.

Składniki danych:

  • Dostępność jednostki
  • Aktualna produkcja
  • Aktualna wpływ źródła na częstotliwość w sieci
  • Ilości zmagazynowanego gazu lub energii cieplnej
  • Aktualna temperatura (np. magazyn chłodu)
  • Poziom wody (np. dla określenia pracy układu pompowego)

Grzbiet
Biogaz

Biogaz powstaje w procesie fermentacji masy biologicznej. Jako substrat używa się szeregu składników takich jak np. kiszonka. Jeżeli substrat nie zawiera już gazu materiał biologiczny jest dystrybuowany jako wysokiej jakości nawóz, który to ma lepsze parametry użytkowe dla roślin i wydziela mniejszy odór.
Biogazownia zazwyczaj jest połączona z jednostką kogeneracyjną. Energia elektryczna i cieplna jest zbywana lokalnie. Produkcja energii w biogazowni charakteryzuje się wysoką sprawnością procesu z uwagi na skojarzenie z produkcją ciepła.

Kolejnym atutem biogazowni w porównaniu do źrodeł zależnych od zjawisk pogodowych jest możliwość magazynowania energi w postaci gazu w zbiornikach. Możliwość magazynowania energii w postaciu gazu oznacza że produkcja może zostać ograniczona w przypadku słonecznych czy wietrznych okresów czasu. Wystarczy wyłączyć agregaty prądotwórcze podczas trwającego procesu fermentacyjnego. Instalacji dodatkowych magazynów gazu zwiększa możliwości zatrzymania czasu pracy agregatów co sprawia, że biogazownie to idealne źródło energii w nadchodzący systemie elektroenergetycznym.
Grzbiet
Elektrownia wodna

Elektrownia wodna jest budowana wraz z tamą lub na brzegu cieku wodnego. W obydwu przypadkach woda przepływa przez turbinę podłączoną do generatora. Ze wszystkich odnawialnych źródeł produkcyjnych hydro-elektrownia jest najbardziej tradycyjnym tzn. ludzkość od wieków używa jej do zasilania maszyn (np. młyn wodny).

Hydro elektrownie zainstalowane na rzekach w porównaniu do tych zainstalowanych przy zbiornikach retencyjnych charakteryzują się mniejszą możliwością sterowania. Mniejsza sterowalność źródeł „rzecznych” daje jednak możliwość bycia użytecznym jako środek kontroli częstotliwości napięcia w sieci elektroenergetycznej. Zakres przydatności źródeł „rzecznych” zwiększa się wraz z podłączeniem do innych jednostek w Wirtualnej Elektrowni. Wraz z innymi źródłami razem w Witrualnej Elektrowni, elektrownie wodne mogą być wykorzystywane jako sprzedający w peakach-cenowych na giełdach towarowych lub/i jako środek zabezpieczenia działania systemu elektroenergetycznego.
Grzbiet
CHP

Jednostki kogeneracyjne są stosowane na dużą skalę wraz z biogazowniami czy elektrowniami gazowymi. W układzie kogeneracyjnym gaz jest spalany w celu wytworzenia energii elektrycznej w generatorze. Wytworzona energia cieplna może zostać użyta do ogrzania innego medium w celu zasilenia w ciepło budynków przemysłowych czy użyteczności publicznej. Elektrociepłownia zasilająca sieć ciepłowniczą charakteryzuje się sprawnością procesu rzędu 90%.

Jednostka kogeneracyjna generalnie produkują energię elektryczną lub/i cieplną. Zazwyczaj jednostki produkujące samą energię elektryczną charakteryzują się większą sterowalnością względem rynku energii elektrycznej niż te zależne od zapotrzebowania na energię cieplną. Jednostki wytwarzające energię cieplną w skojarzeniu zazwyczaj mają za zadanie dostarczyć odpowiednią ilość energii cieplnej co ogranicza stopień sterowalności. Ograniczenia o których mowa wcześniej dalej jednak dają możliwość użyteczności względem giełd towarowych z uwagi na fakt techniczny „magazynowania” energii w powietrzu które jest „obojętnym” magazynem energii.
Grzbiet
Elektrownie 

Większość elektrowni wytwarza energię elektryczną jak maszyna parowa tj. spalając paliwo w celu otrzymania energii elektrycznej z wykorzystaniem turbiny parowej. Idealny scenariusz to taki w którym ilość energii cieplnej ze spalania paliwa przekłada się na w największym stopniu na ilość wytworzonej energii elektrycznej. Sektor zrównoważonej technologii produkcji energii elektrycznej zawiera wiele rozwiązań. Często są to źródła spalające gaz, choć w niektórych przypadkach energią pochodzi np. z drewna (pellet). 

Przykłady konwencjonalnych i zrównoważonych źródeł energii elektrycznej: 

  • Tradycyjne elektrownie gazowe 
  • Elektrownie gazu wysypiskowego 
  • Elektrownie zasilane metanem 
  • Spalarnie śmieci 
  • Elektrownie na biomasę drzewną

Grzbiet
Wiatr

Produkcja energii elektrycznej w parkach wiatrowych zależy od zewnętrznych czynników czyli siły wiatru i tym samym nie może być korygowana w zależności od zapotrzebowania systemu elektroenergetycznego. Jednakże turbiny wiatrowe mogą być całkowicie wyłączane podczas niskich cen energii elektrycznej lub w czasie występowania nadwyżek energii w sieci. W chwili obecnej większość OSP nie używa turbin wiatrowych w celu regulacji napięcia częstotliwości w sieci elektroenergetycznej.

Uzyskanie wiarygodnych długo-terminowych prognoz produkcji energii elektrycznej w farmach wiatrowych nie jest łatwe. Wraz z zbliżaniem się do dnia produkcji prognozy zyskują na wiarygodności. W przeciągu ostatnich lat jakość prognoz ustawicznie się polepsza.

Grzbiet
Słońce

Produkcja energii ze źródła jakim jest słońce czyli w instalacjach fotowoltaicznych zależy od stopnia nasłonecznienia i nie może być w całości wykorzystana w celu reakcji na potrzeby systemu elektroenergetycznego. Na dzień dzisiejszy instalacje fotowoltaiczne nie są używane jako źródło mogące wpłynąć na zmianę częstotliwości napięcia w sieci. Energia wytworzona w  instalacjach fotowoltaicznych jest zbywana na giełdach towarowych za pośrednictwem Wirtualnych Elektrowni.

Atutem instalacji PV jest to, że ich profil produkcji jest bardzo zbliżony do profilu obciążenia sieci elektroenergetycznej. Produkcja w PV zaczyna się w godzinach porannych, osiągając szczyt w południe i zanika wieczorem. Instalacja PV jest w stanie dostarczyć energię bezpośrednio wtedy kiedy jest najbardziej potrzebna.
Grzbiet
Nasze serwery

Serwery to istotna część układu sterowania z uwagi na fakt przechowywania informacji używanych do przygotowania i optymalizacji grafików handlowych dla członków Wirtualnej Elektrowni. Na serwery trafiają dane z Next Box przy pomocy zaszyfrowanego łącza lub poprzez odpowiedni protokół interfejsu. Informacje trafiające do klastra na serwerze (za firewall’em) są weryfikowane, deszyfrowane i zapisywane.

Zakres informacji które zbieramy i przechowujemy:

  • Dostępność jednostki
  • Aktualna produkcja
  • Aktualna wpływ źródła na częstotliwość w sieci
  • Ilości zmagazynowanego gazu lub energii cieplnej
  • Aktualna temperatura (np. magazyn chłodu)
  • Poziom wody (np. dla określenia pracy układu pompowego)

Grzbiet
Nasze algorytmy optymalizujące

Algorytmy optymalizujące są częścią układu sterowania. Algorytmy zostały zaprojektowane przez inżynierów systemowych razem z naszymi dostawcami w celu wyliczania optymalnych grafików dla producentów i odbiorców energii elektrycznej.

Dzięki danym przesyłanym na nasze serwery za pośrednictwem Next Box wiemy dokładnie ile energii jest dostępnej w „pool’u” oraz ile możemy zaoferować w aukcjach stabilizacyjnych sieć. Dokładność danych jest kluczowa: ilość energii dostępnej dla OSP w NEXT Pool ma wpływ na stabilizację systemu elektroenergetycznego.

Podczas wezwania w zakresie stabilizacji częstotliwości napięcia w sieci nasz system w trybie ciągłym optymalizuje wydajność: Układ sterowania weryfikuje dane z każdej jednostki w zakresie dostępności oraz mocy źródła. Opisane wcześniej wartości są symultanicznie weryfikowane z oczekiwanymi wartościami OSP. Ostatecznie układ sterowania wysyła oczekiwany sygnał do jednostek wraz z algorytmem modyfikującym pracę jednostki co do sekundy.