Енергийният преход е нещо, за което ще слушаме още години наред. Той продължава да се развива и разгръща, тъй като държавите по света се стремят все повече да намаляват въглеродните си емисии, за да постигнат крайната си цел – тотално нулеви емисии. Този процес се засилва все повече и под светлината на опасностите, породени от руската инвазия в Украйна, заради които всички се стремят да подобрят енергийната си сигурност. Резултатът? Поредица от множество припокриващи се предизвикателства, с които енергийният сектор трябва да се справи.
Дните на пълната и тотална енергийна зависимост от мрежата за комунални услуги обаче вероятно отиват към своя край. Големите, но вече и все повече малки потребители се насочват към хибридни енергийни решения, които макар и не толкова евтини в момента, се изплащат в дългосрочен план. Това предизвиква по-голямо търсене на достъпни, децентрализирани и интелигентни варианти, базирани най-често на възобновяема енергия. Затова са родени и понятия, като „микромрежи“.
За разлика от глобализацията и окрупняването, познато отпреди години, от началото на новия век все по-често в различни технологични области става дума за разделяне на отговорностите, техниките, доставчиците. Енергийното захранване не остава по-назад и затова стават все по-интересни идеи, за намаляване зависимостта от общата голяма схема и получаването на шанс „всеки за себе си“.
Микромрежата представлява самостоятелна електрическа мрежа, която е способна да произвежда своя собствена електроенергия на място и да я използва, когато тя е най-необходима. По този начин микромрежата е вид децентрализиран енергиен ресурс. Разбира се, все още остава възможността да работите с микромрежата, когато тя е свързана към налична мрежа за комунални услуги или в режим на изключен „остров“.
Микромрежата има възможност и да захранва централизираната електропреносна мрежа при нужда. Освен да поддържа електрозахранването на обекта по време на прекъсвания в мрежата, микромрежата може да съхранява електроенергия и я подава обратно на централизираната електропреносна мрежа по време на пиково потребление на енергия. Нещо, от което много държави страдат и заради което са възможни т.нар. black-outs или казано по нашенски „режими на тока“.
За производство на електроенергия микромрежите обикновено използват комбинация от резервни дизелови генератори и възобновяеми енергийни източници, като например слънчеви панели. Микромрежите могат да включват акумулаторни системи за съхранение на електроенергия и разгръщането ѝ по време на прекъсвания или при рязко повишаване на търсенето в мрежата.
Интелигентният софтуер за управление – задължителен за такава съвременна система, може автоматично да превключва съоръжението между комуналната мрежа и микромрежата въз основа на фактори, като надеждност на захранването и ефективност на разходите.
Много организации днес създават свои собствени микромрежи, за да могат да интегрират слънчевата и вятърната енергия в енергийния си микс. В епохата на изменение на климата, устойчивостта и корпоративната социална отговорност са движещи фактори. С всяка изминала година все повече организации се стремят да прихванат възобновяемите енергийни източници в по-големи количества и да ги използват за целите си, които разбира се са напълно в синхрон с екологията. Често пъти обаче това не е възможно без наличието на специална микромрежа.
Сами по себе си соларните панели и вятърните турбини помагат за намаляване на емисиите от производството на електроенергия. Тяхната непостоянност обаче ограничава и цялостната им ефективност. Понякога тези ВЕИ могат да осигуряват повече енергия, отколкото е необходимо. В други случаи количеството е недостатъчно или почти никакво. Интегрирането на тези непостоянни ресурси в една обща микромрежа, заедно с възможностите за съхранение на енергия и постоянните производствени ресурси, често е най-добрият начин да се увеличи полезността на слънчевите и вятърните „активи“.
Другата възможност е да се свържат соларните и вятърните производствени мощности към основната мрежа и така да се получи възможност за плащане в замяна на излишната енергия. Това просто прехвърля проблема с балансирането на непостоянните ресурси върху оператора на основната мрежа. Изобилието на соларни системи в много части на света логично довежда и до нежелание на мрежовите оператори да приемат излишната енергия. Алтернативата обаче – изграждането на микромрежа, не изисква специални разрешения от основния мрежови оператор. Микромрежите предоставят на собственика си голяма гъвкавост при оптимизирането на разходите за енергия. Във всеки един момент в една микромрежа могат да бъдат налични множество ресурси, които да посрещнат търсенето на електроенергия, идващо от потребителите на самата тази мрежа. Източниците могат да включват слънчеви и вятърни ресурси, дизелови генератори, генератори на природен газ, съхранение на енергия, междусистемна връзка с основната електропреносна мрежа и може би дори ресурси за реагиране на търсенето или горивни клетки.
Използването на най-евтиния ресурс във всеки един момент и активното предвиждане на бъдещото натоварване и производство неизбежно водят до значителни икономии. Микромрежите могат да гарантират, че техният собственик харчи възможно най-малко пари за електроенергия, като същевременно си осигурява непрекъснато захранване по всяко време от годината.
Освен това интелигентните микромрежи могат да намалят размера на необходимите инвестиции в производствени активи, както и да намалят разходите за тяхната поддръжка. Например една островна микромрежа може да изисква набор от шест генератора, които да са онлайн или на разположение по всяко време, въпреки че обикновено работят само пет. Шестият генератор просто присъства за специални случаи на пикове в потреблението. Наличието на система за съхранение на енергия, ефективно свързана към същата микромрежа, може дори да премахне необходимостта от този шести генератор. Съхранението на енергия се грижи за пиковете в потреблението.
Никоя централизирана мрежа не е защитена от прекъсвания или недостиг на енергия. За критични обекти, като военни бази, болници и подобни, въвеждането и правилната експлоатация на собствена микромрежа е застраховка срещу прекъсвания на енергия. Такъв е случаят и с промишлените предприятия, при които спирания на тока може да не са от критично значение, но последните със сигурност могат да претърпят икономически загуби, причинени от временно прекъсване или загуба на електрическа енергия.
В някои случаи микромрежите всъщност подобряват и устойчивостта на местната мрежа. Един от начините, по които могат да направят това, е като предоставят услугата „черен старт“ на основната мрежа в случай на срив на основната мрежа. За да стане по-ясно допълваме – генераторите, разположени и свързани вътре в микромрежата, могат при нужда да осигуряват електроенергия, която да подпомогне рестартирането към работен режим на големи близки електроцентрали.
Микромрежите подпомагат основната мрежа и по косвен начин. Ако допълнителното натоварване се осигурява на местно ниво от микромрежата, вероятността основната мрежа да се нуждае от модернизация, за да се справи с цялостното повишено натоварване в даден район, е по-малка.
Три фактора превърнаха микромрежите във все по-популярна опция за производство на енергия. Първо, тенденцията към дерегулация, която се наблюдава на енергийните пазари в много страни, доведе до нови възможности за потребителите на електроенергия. В миналото собствениците на местни производствени ресурси можеха да се сблъскат със строги административни изисквания.
Дори в България имаме пресен пример за подобен род либерализиране на регулациите. Инсталирането на възобновяеми енергийни източници (ВЕИ) за производство на електроенергия или за затопляне на вода в урбанизирани територии с мощност до 20 киловата минава на уведомителен режим, когато получената енергия ще се използва само за собствени нужди на потребителя. Това изменение в Закона за устройство на територията (ЗУТ) одобриха депутатите на второ четене.
В много случаи свързването на тези ресурси с основната мрежа изобщо не е било разрешено. Или пък структурата на тарифите за електроенергия е била такава, че потребителите не са имали стимул да инвестират в такива ресурси. Днешната регулаторна среда е много по-благоприятна за притежаването и експлоатацията на некомунални активи. В Съединените щати например Федералната комисия за енергийно регулиране вече изисква от операторите на преносни мрежи да отворят пазарите си за собствениците на ресурси за съхранение на енергия, разположени в микромрежи.
Значителното намаляване на цената на слънчевите панели доведе до бум на слънчевата енергия. Освен това вятърните турбини, слънчевите панели и системите за съхранение на енергия станаха много по-достъпни, отколкото през последните години. Цената на соларните панели е паднала главоломно, като през последните 15 години е намаляла почти 10 пъти!
И накрая, напредъкът в софтуера за интелигентно управление на мрежата, системите за контрол, силовата електроника и други електрически компоненти направи възможно изграждането, експлоатацията и поддръжката на малка мрежа без голям персонал и със степен на гъвкавост, която не е възможна при голяма мрежа. В резултат на това микромрежите са достъпни за много компании и институции, които искат да извлекат икономическа полза от експлоатацията на собствено производство, да бъдат по-устойчиви чрез използване на възобновяеми източници или да имат по-надеждна и устойчива система от захранването само от мрежата.
Строежът и експлоатацията на сградите е един от най-големите замърсители с CO2 в атмосферата. По различни данни делът на сградите се движи между 33% и 40%.
Това налага преосмисляне на проектирането, строежа и експлоатацията на частни, бизнес и публични сгради. Крайната цел на едно такова съвременно решение е сграда, която да е изградена от местни материали, местни работници, може да се самонаблюдава, може да генерира енергия сама, харчи минимално ресурси и е построена така, че да се възползва в максимална степен от природните дадености като слънцегреене, вятър и др.
Елемент от “поумняването” на такива сгради са системите за управление. Системата за управление на умна сграда (BMS) е компютърна система, инсталирана в нея, която комуникира с оборудването на сградата. Тя позволява на собствениците и да наблюдават и контролират нейните инсталации, като например климатизация, отопление, вентилация, осветление или системи за доставка на енергия (електричество, газ, слънчеви панели и др.).
Системите за управление на сградите контролират различните системи в сградата (чрез измерване на качеството на въздуха, нивото на влажност, шумовото замърсяване и др.), управляват потреблението на енергия в сградата, наблюдават в реално време и планират дадени операции, изготвят отчети и т.н. По-развитите системи могат да предвиждат ползване на електроенергия в зависимост от резервираните офис пространства например или от прогнозата за времето.
Една недобре конфигурирана BMS или тоталната липса на BMS обикновено води до 10-30% по-високо потребление на енергия в сградата. Ето защо системите за управление на сгради се превръщат в норма в целия свят. До 2025 г. системите за управление на сградната автоматизация (BACS) ще бъдат задължителни във всички търговски сгради в ЕС!
Предизвикателството пред сградния сектор – от собствениците на имоти до фасилити мениджърите – е да се снабдят със системи за управление, които могат да бъдат бързо инсталирани и конфигурирани, за да отговарят на тези разпоредби в най-кратки срокове.
90% от живота на човек преминава в някоя сграда. Дали ще е офис, мол, дали блок или къща – няма значение. Сградите, които обитаваме влияят на нашите настроения и здраве. Това все повече се осъзнава от всички замесени в строителството и съответно фокусът се измества върху по-благотворния начин на живот, който имаме в дадена сграда. Дори да сме просто собственици на офис сграда, която отдаваме под наем, ние ще открием съвсем разумни доводи за инсталиране на система за управление. Този род системи не са само за новостроящи се сгради, те могат да бъдат инсталирани и в отдавна построени такива.
При всички положения системите пестят енергия и оттам финансови ресурси. С разразилата се война в Украйна всички разбрахме колко важно е да бъдем готови за най-различни енергийни предизвикателства. Но системите за управление не спират дотук. Те наистина превръщат сградата в жива система. С безброй сензори тя наблюдава как текат процесите и как се променят параметрите вътре в нея. Дали някъде нещо не прегрява, или пък има необичайна консумация на вода през нощта, което може да е теч, например.
Ключов е и моментът с комфорта на обитателите. Умните сгради си знаят свободните пространства – с диспечер на конферентните зали, те познават и посетителите – със системи за лицево разпознаване и др. Температурният мениджмънт е само началото – умните сгради могат да направят много повече за цялостното изживяване на всеки един посетител.
Микромрежите и умните сгради са част от един генерален съвременен тренд, който е насочен към децентрализация и смартификация на отделната единица, която съставлява градската среда и енергийната мрежа. Както микромрежите се самоанализират и оптимизират, така и сградите следят своите параметри с безброй сензори, които могат да покажат теч във водоснабдяването или отворен прозорец на еди-кой си етаж. Както микромрежите могат да се превърнат от консуматор в генератор на ток за останалите ползватели на основната електропреносна мрежа, така и умните сгради могат сами да произвеждат ток със слънчеви панели, да събират дъждовна вода и да я използват за собствени нужди.
Свидетели сме на истинско преосмисляне не просто на градската среда или пък енергийната мрежа. Свидетели сме на disruptive технология, която обръща посоката на употреба на енергията и размива границите между консуматор и генератор на енергия и ресурси. А докъде ще стигне това? Ще видим.
