Σε μια εποχή, όπου καταγράφεται επιτακτικά η ανάγκη για βιώσιμη και φιλική προς το περιβάλλον παραγωγή ενέργειας, η ΙΩΝΙΚΗ Engineering εισάγει ένα πραγματικά πρωτοποριακό σύστημα παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας και βέλτιστης διαχείρισης αυτής. Στόχος του είναι να προσφέρει ένα σύστημα που να παράγει μηδενικού κόστους ηλεκτρική ενέργεια, να την αποθηκεύει και με τη χρήση ενός καινοτόμου λογισμικού να  αποφασίζει πότε να την χρησιμοποιήσει, ώστε να επιτύχει την την μέγιστη δυνατή απόδοση. Με άλλα λόγια η πρόταση της ΙΩΝΙΚΗ Engineering έχει οικονομικά οφέλη, καθιστά ενεργειακά αυτόνομο και αυτάρκη το χρήστη και παράλληλα δεν επιβαρύνει με κανένα τρόπο το φυσικό περιβάλλον.

Οφέλη προτεινόμενου συστήματος

Κάθε καταναλωτής που διαθέτει ένα τέτοιο σύστημα, στην ουσία, έχει πρόσβαση σε δωρεάν ηλεκτρική ενέργεια, λειτουργεί αυτόνομα σε σχέση με τον πάροχο (και τα προβλήματα από διακοπές που μπορεί να προκύψουν σε αυτόν) και διαθέτει ένα λογισμικό, που αναλύει, για λογαριασμό του, δεδομένα του καιρού και ανάλογα με την πρόγνωση για τις επόμενες ημέρες, λαμβάνει αποφάσεις σχετικά με την αξιοποίηση της αποθηκευμένης ενέργειας.  Έτσι επιτυγχάνει να προσδώσει επιπλέον «αξία» στην παραγόμενη ενέργεια.

Στην καρδιά αυτής της καινοτομίας βρίσκεται η σύνθετη χρήση τριών πηγών ενέργειας:

  1. Φωτοβολταϊκά πάνελ
  2. Ανεμογεννήτριες
  3. Υδατόπυργος

Ο υδατόπυργος είναι ένα εκπληκτικά καινοτόμο στοιχείο, που λειτουργεί ως μηχανισμός αποθήκευσης ενέργειας, ο οποίος παρουσιάζεται αναλυτικότερα στη συνέχεια.

Δυνατότητες εφαρμογής

Είναι πολύ σημαντικό πως το προτεινόμενο σύστημα μπορεί, ανάλογα με τις ανάγκες και τους περιορισμούς, να εφαρμοστεί πλήρως ή τμηματικά, διατηρώντας τα πλεονεκτήματά του. Για τις ανάγκες μιας κατοικίας (ή ενός συμπλέγματος κατοικιών), για παράδειγμα, το λογισμικό παίρνει αποφάσεις σχετικά με το ποσοστό της αποθηκευμένης ενέργειας από τα φωτοβολταϊκά της σκεπής που θα καταναλώσει κατά τις νυχτερινές ώρες, με κριτήριο τις προβλέψεις του καιρού για την επόμενη ή/και τη μεθεπόμενη ημέρα. Έτσι επιτυγχάνει τη μέγιστη απόδοση. Η ίδια φιλοσοφία εφαρμόζεται και σε ανάγκες μεγαλύτερης κλίμακας (π.χ. εργοστάσια), με τη διαφορά ότι σε αυτή την περίπτωση, το σύστημα προτείνεται στην ολοκληρωμένη του εκδοχή, πράγμα που συμβάλλει σε ακόμα μεγαλύτερες αποδόσεις.

Η λειτουργία του συστήματος

Είναι σημαντικό να γνωρίζουμε πως τα φορτία που χρειάζεται να εξυπηρετεί η παραγόμενη ενέργεια χωρίζονται σε δύο κατηγορίες. Στα κρίσιμα φορτία που είναι απαραίτητα για τη βασική λειτουργία του συστήματος και πρέπει να παραμείνουν ενεργοποιημένα 24/7 και στα κανονικά φορτία, που τροφοδοτούνται μόνο όταν υπάρχει διαθέσιμη υπερπαραγωγή.

Η παραγόμενη από τις ΑΠΕ ενέργεια, τις στιγμές της ημέρας που καταγράφεται ηλιοφάνεια και άνεμοι μεγάλης έντασης, αφού φορτίσει τις μπαταρίες, τροφοδοτεί τα κρίσιμα φορτία του συστήματος, εν συνεχεία τα κανονικά φορτία και σε περίπτωση που η παραγόμενη ενέργεια ξεπερνάει τη ζήτηση, τότε χρησιμοποιείται για να αντλήσει νερό (από γεώτρηση) στον υδατόπυργο, αυξάνοντας το επίπεδο του νερού σε αυτόν.

Αυτό το αποθηκευμένο νερό, στη συνέχεια, μπορεί να χρησιμοποιηθεί ως μια δυναμική πηγή ενέργειας: όταν η παραγωγή ενέργειας είναι χαμηλή ή υπάρχει ανάγκη για περισσότερο ρεύμα, το νερό από τον υδατόπυργο μπορεί να απελευθερωθεί, οδηγώντας την υδρογεννήτρια στην παραγωγή ενέργειας, που με τη σειρά της τροφοδοτεί τη μπαταρία. Αυτός ο κυκλικός τρόπος λειτουργίας επιτρέπει στο σύστημα να διαχειρίζεται την ενέργεια με μεγάλη αποδοτικότητα, παρέχοντας ένα πρόσθετο επίπεδο αξιοπιστίας. Φυσικά, αν ακόμα και έτσι υπάρχει περίσσεια παραγόμενη ενέργεια, τότε αυτή επιστρέφεται πίσω στο δίκτυο και αντίστοιχα, όταν η ζήτηση ξεπερνάει την παραγωγή, οι ανάγκες καλύπτονται από το δίκτυο.

Η σημασία του ελεγκτή

Η καινοτομία της έρευνας, εκτός από το πρότυπο μικροδίκτυο, βασίζεται στον ελεγκτή ροών ενέργειας του συστήματος, ο οποίος περιλαμβάνει σύγχρονες ψηφιακές τεχνολογίες μέσω cloud λογισμικού.

Η ιδιαιτερότητα και η καινοτομία του συστήματος βρίσκονται στον κεντρικό ελεγκτή της ΙΩΝΙΚΗ Engineering. Μέσω ενός προηγμένου λογισμικού, ο ελεγκτής παρακολουθεί σε πραγματικό χρόνο την παραγωγή, κατανάλωση και τις προβλέψεις για την καιρική συμπεριφορά. Αναλόγως, ρυθμίζει τη λειτουργία του υδατόπυργου, της διασύνδεσης και των φορτίων, εξασφαλίζοντας τη σταθερότητα του συστήματος, ενώ ο διαχειριστής του συστήματος έχει τη δυνατότητα εξ αποστάσεως πρόσβασης στο σύστημα, ώστε να κάνει άμεσα τις τροποποιήσεις που επιθυμεί. Αυτή η δυνατότητα εξατομικευμένης διαχείρισης του συστήματος που προσφέρει το λογισμικό, είναι ακόμη ένα πλεονέκτημά του.

Για παράδειγμα, αξιολογώντας μία πρόβλεψη καιρού για την επόμενη ημέρα που αναφέρει ότι θα υπάρχει ηλιοφάνεια και έντονος άνεμος, το σύστημα θα καταναλώσει την αποθηκευμένη ενέργεια σε υδατόπυργο και μπαταρίες για την κάλυψη των αναγκών των κανονικών φορτίων (αν αυτές οι ανάγκες υπάρχουν), ενώ σε ενδεχόμενη διαφορετική πρόβλεψη (συννεφιά και άπνοια), τότε θα επέλεγε να διατηρήσει τα αποθεματικά του.

Η ικανότητά του, να προβλέπει και να προσαρμόζεται στις ανάγκες της εγκατάστασης, συνδυάζοντας την παραγωγή ενέργειας, την κατανάλωση και τις καιρικές συνθήκες, καθιστά το σύστημα πολύ πιο αποδοτικό και αξιόπιστο.

Αποδοτικό, διότι, προσεγγίζοντας την βέλτιστη αξιοποίηση της ενέργειας μειώνονται οι ανταλλαγές ενέργειας, με το δίκτυο, και κατά συνέπεια και το κόστος αυτών, ένα κόστος που επιβαρύνει τον χρήστη. Επιπλέον αποφεύγονται οι άσκοπες φορτίσεις-εκφορτίσεις των μπαταριών, κάτι που επιβραδύνει την φυσική, λόγω χρήσης, φθορά τους. Και προφανώς αποδοτικό, επειδή πρόκειται για ένα σύστημα που μπορεί να καλύψει τις ενεργειακές του ανάγκες και σε βάθος χρόνου να αποσβέσει πλήρως το επενδυτικό κεφάλαιο. Σημαντικό είναι επίσης να τονιστεί πως το σύστημα, είτε σε ότι αφορά τις ΑΠΕ, είτε τις μπαταρίες, είναι δυνητικά επεκτάσιμο, ανάλογα με τις ενεργειακές του ανάγκες.

Σε ότι έχει να κάνει με την αξιοπιστία του συστήματος, είναι αντιληπτό πως, η ούτως ή άλλως αυτόνομη λειτουργία του, διασφαλίζει πως θα συνεχίσει να λειτουργεί απρόσκοπτα,  ασχέτως διακοπών του δικτύου. Επιπλέον η χρήση του cloud computing σε τέτοιες εφαρμογές είναι εξαιρετικά χρήσιμη. Επιτρέπει στον διαχειριστή του συστήματος να έχει πρόσβαση στα δεδομένα από οπουδήποτε, να παρακολουθεί την κατάσταση της εγκατάστασης σε πραγματικό χρόνο και να προβαίνει σε αλλαγές όποτε είναι απαραίτητο.

Στο κείμενο “Έρευνα και αποτελέσματα για τον Αυτόνομο Ελεγκτή” παρουσιάζεται συνολικά η πειραματική διαδικασία και τα συμπεράσματα αυτής που αποδεικνύουν  την αποδοτικότητα και την αξιοπιστία του προτεινόμενου ελεγκτή.

Αναλυτικά τα μέρη του συστήματος

Το παρόν σύστημα αντιπροσωπεύει μια σύγχρονη προσέγγιση στην αυτόνομη διαχείριση ενέργειας μέσα από ένα πρωτοποριακό μικροδίκτυο.

Φωτοβολταϊκά

Κεντρικό στοιχείο του συστήματος αποτελεί το φωτοβολταϊκό σύστημα, που εξοπλίζεται με τα τελευταίας τεχνολογίας πάνελ Jinko Solar 570W. Αυτό το σύστημα χωρίζεται σε τρεις ισοδύναμες ομάδες, με κάθε ομάδα να έχει ισχύ 13.6KW. Η σύνδεση των ομάδων γίνεται μέσω MPPTs της Victron, διασφαλίζοντας έτσι την αποδοτική διαχείριση της παραγόμενης ενέργειας, η οποία καταλήγει σε ένα DC Bus 48V με εξαιρετικά υψηλή απόδοση.

Ελεγκτής MPPT RS
Σχέδιο ανεμογεννήτριας

Ανεμογεννήτριες

Το δεύτερο στοιχείο του συστήματός μας αφορά μια ανεμογεννήτρια κάθετου άξονα της εταιρείας Engelec με ισχύ 5KW. Η ενέργεια που παράγεται από την ανεμογεννήτρια διαχειρίζεται από έναν ελεγκτή φόρτισης, ο οποίος διασφαλίζει την ορθή εισαγωγή της στο DC Bus των 48V, το οποίο χρησιμοποιείται ως κεντρικός κόμβος διαχείρισης ενέργειας για το σύνολο του συστήματος.

Υδατόπυργος

Ενδεικτικά και σε πειραματικό στάδιο, το τρίτο τμήμα του συστήματος περιλαμβάνει έναν υδατόπυργο με δεξαμενές χωρητικότητας 10 τόνων. Αυτός ο υδατόπυργος εκμεταλλεύεται την κινητική ενέργεια του νερού για να οδηγήσει μια υδρογεννήτρια ισχύος 2KW. Η ενέργεια που παράγεται από την υδρογεννήτρια ενσωματώνεται στο DC Bus των 48V, παρέχοντας συμπληρωματική ενέργεια όποτε αυτό κρίνεται απαραίτητο για τη σταθερή λειτουργία του συστήματος.

Σχέδιο υδατόπυργου

Μπαταρία

Η μπαταρία, αποτελείται από modular στοιχεία 2V της εταιρείας Sunlight, τύπου OPZs. Στην αρχική της κατάσταση, περιλαμβάνει 48 στοιχεία, ωστόσο είναι σχεδιασμένη ώστε να είναι επεκτάσιμη, ανταποκρινόμενη εύκολα στις μεταβαλλόμενες ενεργειακές ανάγκες της εγκατάστασης.

DC BUS

Το DC Bus αποτελεί τον καρδιακό παλμό του συστήματος, όπου όλες οι πηγές ενέργειας – το φωτοβολταϊκό σύστημα, η ανεμογεννήτρια και η υδρογεννήτρια – συνδέονται, προκειμένου να παρέχουν ενέργεια στα φορτία του συστήματος και στην κεντρική μπαταρία.

Στο κεντρικό DC Bus, οι αντιστροφείς ενέργειας των εταιρειών Victron και Huawei παίζουν ζωτικό ρόλο στη λειτουργία του συστήματος.

Inverter Quattro

Αυτοί οι αντιστροφείς είναι υπεύθυνοι για τη μετατροπή του DC ρεύματος σε AC, προσαρμοζόμενοι σε τρεις κύριες λειτουργίες:

α) την τροφοδοσία των κρίσιμων φορτίων, προκειμένου να διασφαλίζεται η συνεχής λειτουργία των πιο ζωτικών συστημάτων,

β) την τροφοδοσία των κανονικών φορτίων της εγκατάστασης και,

γ) τη διοχέτευση του πλεονάσματος της παραγόμενης ενέργειας προς το δίκτυο του ΔΕΔΔΗΕ, εφόσον υπάρχει δυνατότητα διασύνδεσης, επιτρέποντας έτσι την πώληση της υπερπαραγόμενης ενέργειας και τη βελτιστοποίηση της οικονομικότητας του συστήματος.

Διαβάστε περισσότερα σχετικά με το πρότυπο μικροδίκτυο εφαρμογής του αυτόνομου ελεγκτή στο κείμενο “Το μικροδίκτυο του Αυτόνομου Ελεγκτή“

Είναι εντυπωσιακό να αντιλαμβάνεται κανείς πως αυτή η καινοτομία δημιουργήθηκε εξ ολοκλήρου στην Ελλάδα. Το σύστημα αυτό αποτελεί μία εξαιρετική προσπάθεια από ομάδες ακαδημαϊκών και επιχειρηματιών που δραστηριοποιούνται στο χώρο των ανανεώσιμων πηγών ενέργειας. Είμαστε μόνο στην αρχή μιας εξελικτικής διαδικασίας που θα φέρει αλλαγές στον τρόπο που παράγουμε και καταναλώνουμε ενέργεια.

Stay tuned.

Το σύστημα υλοποιείται αυτή τη στιγμή από την εταιρεία και σε λίγες μέρες θα παρουσιαστεί σε λειτουργία. Δήλωσε ενδιαφέρον για περισσότερες πληροφορίες, πατώντας στο παρακάτω κουμπί.

Εκδήλωση ενδιαφέροντος
Ακαδημαϊκή δημοσίευση

Το AmEFC (EMION) χρηματοδοτείται από το Γενικό Γραφείο Έρευνας και Καινοτομίας της Ελληνικής Δημοκρατίας, με αριθμό πρότασης [T2ΕΔΚ-02878], με χρηματοδότηση από την Ευρωπαϊκή Ένωση.

Το έργο εκτελείται υπό την αιγίδα της Ειδικής Υπηρεσίας Διαχείρισης και Εφαρμογής Δράσεων στους Τομείς της Έρευνας, της Τεχνολογικής Ανάπτυξης και της Καινοτομίας (ΕΥΔΕ ΕΤΑΚ). Με τη συγχρηματοδότηση της Ελλάδας και της Ευρωπαϊκής Ένωσης.

Διαβάστε περισσότερα