Έρευνα και αποτελέσματα για τον Αυτόνομο Ελεγκτή

• Ηλιακά Φωτοβολταϊκά (PV) Συστήματα: Βασίζονται στην αρθρωτότητα, επιτρέποντας την επεκτασιμότητα του συστήματος και την προσαρμογή στις μεταβαλλόμενες ενεργειακές ανάγκες.
• Ανεμογεννήτριες Κατακόρυφου Άξονα (VAWT): Ο σχεδιασμός τους εξασφαλίζει χαμηλές ακουστικές διαταραχές, ενώ η προσβασιμότητα σε επίπεδο εδάφους απλοποιεί τα καθήκοντα συντήρησης. Επιπλέον, αυτές οι ανεμογεννήτριες επιδεικνύουν αυξημένη αποδοτικότητα και κάτω από ανώμαλες καιρικές συνθήκες, αξιοποιώντας ενέργεια ακόμα και όταν οι συμβατικές ανεμογεννήτριες μπορεί να αντιμετωπίσουν προβλήματα. Ο σχεδιασμός και εδώ προβλέπεται να είναι αρθρωτός, διευκολύνοντας μελλοντικές επεκτάσεις όπως απαιτείται.
• Υδραντλίες: Αξιοποιώντας τη δυνατότητα της βαρυτικής δυναμικής ενέργειας, οι αντλίες προσφέρουν ένα αξιόπιστο και επεκτάσιομο μέσο για την αποθήκευση ενέργειας για μελλοντική χρήση.

Ένα ακόμα αναπόσπαστο κομμάτι του μικροδικτύου είναι και τα MPPTs, ο ρόλος των οποίων είναι ο εντοπισμός του μέγιστου σημείου εργασίας των ΑΠΕ. Σχεδιασμένα ώστε να συντελείται η βέλτιστη αξιοποίηση της εξαγόμενης ενέργειας, κάθε ΑΠΕ συνδέεται ατομικά με το αντίστοιχο MPPT.

Επίσης διευκολύνουν την ανταλλαγή δεδομένων σε πραγματικό χρόνο μέσω της άμεσης διαμόρφωσης των δεδομένων στο cloud. Η διασύνδεση αυτών των MPPTs ολοκληρώνεται στο DC Bus, που λειτουργεί ως ενιαίο κέντρο για τη διανομή και τη διαχείριση της ενέργειας. Η αρθρωτή τους προσέγγιση εξεσφαλίζει και εδώ την επεκτασιμότητα.

Για την ενίσχυση της αξιοπιστίας του συστήματος του μικροδικτύου ενσωματώθηκαν σε αυτό συστοιχίες μπαταριών. Το μικροδίκτυο προσφέρει ευελιξία στην επιλογή της τεχνολογίας μπαταριών, διαθέτοντας επιλογές, είτε για μπαταρίες μολύβδου-οξέος (Lead-Acid) είτε για προηγμένα συστήματα μπαταριών λιθίου.

Κάθε συστοιχία μπαταριών είναι εξοπλισμένη με ένα σύγχρονο Σύστημα Διαχείρισης Μπαταριών (Battery Management System – BMS), το οποίο διαδραματίζει βασικό ρόλο στην προστασία της υγείας και της διάρκειας ζωής των μπαταριών, μέσω του ακριβούς ελέγχου φόρτισης και εκφόρτισης τους.

Όπως και τα MPPTs, έτσι και τα συστήματα BMS διαθέτουν τη δυνατότητα να μεταδίδουν δεδομένα σε πραγματικό χρόνο σχετικά με την απόδοση των μπαταριών και τις μετρήσεις της υγείας τους στην πλατφόρμα cloud του κατασκευαστή των μπαταριών. Αυτή η ενσωμάτωση δεδομένων ανοίγει τον δρόμο για την απομακρυσμένη παρακολούθηση, τη διάγνωση της υγείας και την προγνωστική ανάλυση, παρέχοντας στους ενδιαφερόμενους πολύτιμες πληροφορίες σχετικά με την απόδοση και την αναμενόμενη διάρκεια ζωής των μπαταριών.

Eάν οι απαιτήσεις κατανάλωσης ενέργειας επεκταθούν στο μέλλον, η αρχιτεκτονική του μικροδικτύου επιτρέπει εύκολα την επεκτασιμότητα, χωρίς να απαιτείται πλήρης αναθεώρηση της κεντρικής υποδομής.

Αυτοί οι αντιστροφείς δεν είναι απλώς παθητικά στοιχεία. Είναι εξοπλισμένοι με αισθητήρες και μονάδες επικοινωνίας που παρακολουθούν συνεχώς τη ροή ενέργειας. Και αυτά τα δεδομένα μεταμορφώνονται σε πραγματικό χρόνο στην πλατφόρμα cloud, που διατηρείται από τον κατασκευαστή του αντιστροφέα. Η ενσωμάτωση cloud διευκολύνει την απομακρυσμένη παρακολούθηση, την αναλυτική επεξεργασία και τη δυνατότητα προβλεπτικής συντήρησης, μειώνοντας την αδράνεια και εξασφαλίζοντας συνεχή παράδοση ενέργειας.

Επιπλέον, οι αντιστροφείς είναι διασυνδεδεμένοι, δημιουργώντας ένα εσωτερικό δίκτυο επικοινωνίας. Αυτή η διασύνδεση μεταξύ των αντιστροφέων είναι σημαντική  για τον συντονισμό των λειτουργιών τους, τη διατήρηση της φάσης και τη διασφάλιση μιας ισορροπημένης κατανομής του φορτίου στο τριφασικό σύστημα.

Μέσα στην περίπλοκη αρχιτεκτονική του πρωτοτύπου μικροδικτύου AmEFC, η κατανάλωση ενέργειας εξελίσσεται ευφυώς, με βάση τη σημασία και την προτεραιότητα των συνδεδεμένων φορτίων. Στο σύστημά μας εντοπίζονται οι παρακάτω κατηγορίες φορτίων:

Διασύνδεση στο δίκτυο: Προσφέρει υποστήριξη, ιδιαίτερα κατά τη διάρκεια μακροχρόνιων περιόδων χαμηλής παραγωγής ανανεώσιμης ενέργειας ή κατά τη διάρκεια απρόβλεπτων αυξήσεων της ζήτησης. Το σύστημα με το οποίο αντλεί ενέργεια από το δίκτυο, διασφαλίζει ότι η εσωτερική του ενεργειακή ισορροπία παραμένει ανέπαφη, ενώ σε περίπτωση παραγωγής περίσσειας ενέργειας, αυτή μπορεί να επιστραφεί πίσω στο δίκτυο.

Γεννήτρια πετρελαίου-ρεύματος: Αυτή η αντισταθμιστική πηγή ενέργειας μπορεί να ενεργοποιηθεί άμεσα γεφυρώνοντας οποιαδήποτε κενά στην ενέργεια, και διασφαλίζοντας, έτσι, ότι το μικροδίκτυο παραμένει λειτουργικό και συνεχίζει να τροφοδοτεί τα φορτία του χωρίς διακοπές.

Ένα ακόμα κρίσιμο σημείο είναι η διαχείριση περίσσειας παραγωγής. Σε συστήματα που περιλαμβάνουν ανεμογεννήτριες είναι πολύ συχνό να ξεπερνάει η παραγωγή, όχι μόνο τη ζήτηση, αλλά και τη χωρητικότητα των μπαταριών, ιδιαίτερα αν οι συσχετιζόμενες μονάδες μπαταριών είναι κορεσμένες. Σε αντίθεση με τις συμβατικές μεθόδους αντιμετώπισης της υπερβολικής παροχής, όπως είναι η αποσύνδεση της ανεμογεννήτριας ή η ανακατεύθυνση της ενέργειας σε μία αντίσταση, το πρότυπο μικροδίκτκυο AmEFC παρουσιάζει μια καινοτόμα λύση. Σε περίπτωση ο πύργος νερού, στον οποίο αποθηεκύεται το νερό, φτάσει στο μέγιστο του, έχει προβλεφθεί εφεδρικό σχέδιο για την ανακατεύθυνση της υπερχείλισης σε παρακείμενο ρυάκι. Έτσι εξασφαλίζεται μια συνεχής ισορροπία και αποτρέπεται η σπατάλη ενέργειας.

Η αποτελεσματικότητα του AmEFC microgrid δεν εντοπίζεται μόνο στα τεχνικά του χαρακτηριστικά. Στην καρδιά βρίσκεται το AmEFC software, ένα προηγμένο υπολογιστικό και ελεγκτικό εργαλείο, σχεδιασμένο για να εναρμονίζει απροβλημάτιστα το περίπλοκο συνδυασμό των ροών ενέργειας σε όλο το σύστημα. Οι βασικότερες λειτουργίες του συγκεκριμένου λογισμικού είναι οι εξής:

Ροή δεδομένων εξοπλισμού στο νέφος: Σχεδόν κάθε συσκευή του microgrid, όχι μόνο εκτελεί την καθορισμένη λειτουργία του, αλλά επικοινωνεί διαρκώς σημαντικά δεδομένα λειτουργίας πραγματικού χρόνου στα αντίστοιχα νέφη ς, αυξάνοντας έτσι την απόδοση του συστήματος.

Συγκέντρωση και Αποθήκευση Δεδομένων: Όλες οι πληροφορίες οργανώνονται και αποθηκεύονται συστηματικά, κάτι που εξασφαλίζει ότι κάθε απόφαση που λαμβάνει το σύστημα βασίζεται σε πλήρεις, ενημερωμένες πληροφορίες.

Προηγμένες Υπολογιστικές Στρατηγικές: Χρησιμοποιώντας στρατηγικές Βέλτιστης Ροής Ισχύος (Optimal Power Flow – OPF), καθορίζει την πιο αποδοτική διανομή της ενέργειας στο δίκτυο, διασφαλίζοντας ότι κάθε στοιχείο λειτουργεί στην ακμή της δυνατότητάς του, ενώ παράλληλα καλύπτονται οι απαιτήσεις των συνδεδεμένων φορτίων.

Reinforcement Learning (RL)-έλεγχος: Το λογισμικό διδάσκεται από ιστορικά δεδομένα, αναγνωρίζει πρότυπα προσαρμόζεται σε νέες καταστάσεις και με αυτό τον τρόπο το RL λαμβάνει τις προγνωστικές του αποφάσεις.

Αποφάσεις σε πραγματικό χρόνο και αυτόματος έλεγχος: Η συνδυασμένη χρήση του OPF και του RL εξασφαλίζει ότι το λογισμικό έχει και προληπτικό χαρακτήρα. Το σύστημα λαμβάνει συνεχώς αποφάσεις σε πραγματικό χρόνο για τη διατήρηση της βέλτιστης ροής ενέργειας και την αποτελεσματικότητα του συστήματος.

Η συνεργασία μεταξύ του λογισμικού και του υλικού εξασφαλίζει απρόσκοπτα τη ροή ενέργειας, εξασφαλίζοντας τη βέλτιστη απόδοση και την αξιοπιστία του συστήματος. Πιο συγκεκριμένα:

Διεπαφή υλικού: Στον πυρήνα της λειτουργίας του ελεγκτή AmEFC βρίσκεται η περιεκτική ηλεκτρική συνδεσιμότητά του με μεγάλο αριθμό συσκευών του μικροδικτύου και φορτίων. Αυτό επιτυγχάνεται μέσω πίνακα ρελέ. Αυτά τα ρελέ λειτουργούν με ή χωρίς διεπαφή, επιτρέποντας στον ελεγκτή να οργανώσει τη διανομή ενέργειας, εγκαθιστώντας ή διακόπτοντας συνδέσεις, όποτε αυτό απαιτείται.

Client-side λειτουργίες λογισμικού: Προσαρμοσμένο ειδικά για τις απαιτήσεις του συγκεκριμένου μικροδικτύου, αυτό το λογισμικό ανακτά διαρκώς δεδομένα από το Κέντρο Νέφους, αξιοποιώντας τα, ώστε να λαμβάνει έγκαιρες αποφάσεις σχετικά με την κατανομή και τη ροή της ενέργειας.

Δυναμικός Έλεγχος Ροής Ενέργειας: Το λογισμικό μπορεί γρήγορα να συνδέσει ή να αποσυνδέσει διάφορα εξαρτήματα, επιτρέποντας την άμεση ανταπόκριση του σε μεταβαλλόμενες ενεργειακές απαιτήσεις ή διακυμάνσεις της προσφοράς.

Μια βασική πρόκληση βρίσκεται στο συγχρονισμό πολλών μικροδικτύων με διάφορες χωρητικότητες παραγωγής, μοτίβα κατανάλωσης και λειτουργικές συνθήκες. Το γεγονός ότι διαρκώς επεκτείνεται η χρήση ΑΠΕ, που εξαρτώνται σε μεγάλο βαθμό από περιβαλλοντικούς παράγοντες, σημαίνει πως σε μία κλιμάκωση αυτών των μικροδικτύων, εύκολα μπορεί να υπάρξουν μικροδίκτυα που παράγουν περίσσεια ενέργειας και άλλα που εκείνη τη στιγμή υστερούν.

Διαβάστε περισσότερα για το μικροδίκτυο του Αυτόνομου Ελεγκτή