Kiütéses győzelem ipari PV + BESS rendszerek helyszíni problémái felett!

Az ipari napelemes és energiatárolós beruházások száma folyamatosan nő, miközben egyre több projektben derül ki, hogy a valós teljesítmény jelentősen elmarad a tervezéskor kalkulált értékektől. A probléma sok esetben nem a berendezések minőségében keresendő, hanem a méretezésben, a beállításokban, a mérés hiányosságaiban vagy abban, hogy a rendszer nem igazodik eléggé az adott telephely működéséhez.

A DimenSim Podcast első adásában Szűcs Marcell, a Planergy Solutions ügyvezetője Molnár Gábor Miklóssal, a BOMO Green Technologies szakértőjével beszélgetett az ipari PV + BESS rendszerek leggyakoribb helyszíni problémáiról. A beszélgetés fő tanulsága az volt, hogy egy rendszer megtérülésére komoly hatást gyakorol a beépített hardver képessége, az inverterek reakcióideje, a fáziskiegyenlítő képessége, a vezérlés sebessége, a mérési rendszer megfelelő kialakítása. Ezen paraméterek határozzák meg hogy a telepített rendszer valóban képes legyen elérni a tervezés során számított eredményeket.

Amikor a tervezett számok nem találkoznak a valósággal

Molnár Gábor szerint egy beruházás sikerének egyik legfontosabb mércéje, hogy a rendszer a gyakorlatban is képes legyen megközelíteni a tervezés során számított teljesítményt. Amennyiben jelentősebb eltérés tapasztalható, annak hátterében sok esetben nem telepítési hiba áll, hanem olyan helyszíni műszaki sajátosságok, amelyek csak az üzemeltetés során válnak láthatóvá. Ezek feltárása és a rendszer finomhangolása kulcsfontosságú ahhoz, hogy a beruházás a lehető legjobb eredményt nyújtsa.

Ez különösen igaz a C&I, vagyis ipari rendszereknél, ahol a fogyasztási profil folyamatosan változik. Egy ipari telephelyen a nagy teljesítményű gépek ki- és bekapcsolása akár 100-300 kW-os pillanatnyi fogyasztásváltozásokat is okozhat. Ezeket a gyors terhelésváltozásokat egy hagyományos napelemes rendszer önmagában nem minden esetben tudja megfelelően lekövetni.

Szintén meghatározó tényező a háromfázisú fogyasztás egyensúlya. Mivel a különböző berendezések eltérő mértékben terhelik az egyes fázisokat, előfordulhat, hogy a napelemes rendszer teljesítményét a legkisebb terhelésű fázis korlátozza. Ennek következtében a rendelkezésre álló napsugárzás ellenére sem tudja a rendszer azt az energiamennyiséget előállítani, amelyre egyébként műszakilag képes lenne.

Egy 200 kW-os rendszer, amelynek működését részletes vizsgálat segített optimalizálni

A beszélgetés során egy konkrét példa is elhangzott:

Az adott telephelyen egy 200 kW teljesítményű napelemes rendszer működött. A számok alapján a rendszernek lényegesen nagyobb termelést kellett volna elérnie, a gyakorlatban azonban a várható energiatermelésnek mindössze 30-40%-át teljesítette.

A helyzet feltárásához kérték a BOMO Green Technologies támogatását. A helyszínre egy olyan eszköz telepítése került, mely az egyes fázisokon folyó teljesítményt monitorozta.

A mérések során kiderült, hogy egy adott pillanatban az egyik fázison mindössze körülbelül 10 kW, miközben a másik két fázison 70-80 kW-os terhelés volt jelen.

Mivel a rendszer a legkisebb fogyasztású fázishoz igazodott, a napelemes termelés jelentős része kihasználatlan maradt, pedig több mint 140 kW teljesítményt helyben is fel lehetett volna használni. A szakértő szerint ez egy szélsőséges eset volt, ugyanakkor jól szemlélteti, hogy a fázisaszimmetria milyen jelentős hatással lehet egy ipari napelemes rendszer teljesítményére.

Fázisaszimmetria kezelése hibrid inverterrel

A szakértő szerint az elmúlt évek egyik fontos fejlődése az aszimmetrikus működésre képes hibrid inverterek megjelenése. Ezek az eszközök amellett, hogy érzékelik a három fázis közötti eltéréseket, képesek aktívan kiegyenlíteni is azokat. Bizonyos esetekben az egyik fázisról energiát vesznek fel, majd azt egy másik fázison adják vissza, így a teljes fogyasztási ponton közel azonos terhelést alakítanak ki.

Ennek eredményeként a meglévő napelemes rendszer is nagyobb teljesítményen működhet, mert megszűnik az a korlátozás, amelyet korábban a legkisebb fogyasztású fázis jelentett. A tapasztalatok alapján sok esetben már egyetlen 50 kW-os hibrid inverter is elegendő lehet ahhoz, hogy jelentősen javuljon egy alulteljesítő rendszer működése.

A visszwatt-védelem és az inverter reakcióideje

A beszélgetés másik központi témája a visszwatt-védelem volt, amit minden ipari napelemes rendszer esetében alkalmazni kell, de az inverterek eltérő sebességgel reagálnak a fogyasztás változására.

Egy ipari üzemben a fogyasztás másodpercek alatt jelentősen megváltozhat. Egy nagy teljesítményű gép elindulása vagy leállása akár több száz kilowattos ugrást is eredményezhet, amelyhez az inverternek azonnal alkalmazkodnia kell. Ha a reakció túl lassú, a rendszer biztonsági okokból visszaveszi a teljesítményét. Mire újra felpörgetné a termelést, a fogyasztási helyzet ismét megváltozhat, és ez a folyamat naponta akár több száz alkalommal ismétlődhet.

A veszteség ilyenkor nem egyetlen nagy eseményből adódik, hanem sok apró teljesítménycsökkenésből. Molnár Gábor szerint ezért az inverter névleges teljesítménye mellett a szabályozási sebességet és a vezérlőalgoritmus működését is vizsgálni kell. Ez különösen fontos olyan üzemekben, ahol sok automata berendezés, nagy teljesítményű villamos gép működik. (Hőkezelő, ipari hegesztőgépek, 50 kW feletti motorok).

A mérés mutatja meg a valódi problémát

Sok vállalat nincs tisztában azzal, pontosan mi történik a saját energiafelhasználásával. A legtöbb telephely rendelkezik elszámolási mérővel, ezek azonban elsősorban számlázási célokat szolgálnak, és nem adnak kellően részletes képet a rendszer működéséről.

Részletes energiaméréskor gyakran olyan összefüggések derülnek ki, amelyek korábban láthatatlanok voltak. Kiderülhet például, hogy a fogyasztási csúcsok más időpontokban jelentkeznek, mint azt a beruházó feltételezte, vagy hogy bizonyos berendezések indokolatlanul nagy terhelést okoznak az egyik fázison. A mérések alapján sokszor kisebb beavatkozásokkal is javítható a hatékonyság, új napelemek telepítése nélkül.

Energiatároló utólagos beépítése meglévő rendszerekbe

A Podcast egyik kérdése az volt, mi történik azokkal a vállalatokkal, amelyek korábban már telepítettek napelemes rendszert, de akkor még nem építettek mellé energiatárolót. Molnár Gábor szerint megfelelő műszaki megoldásokkal a legtöbb esetben lehetőség van arra, hogy a meglévő napelemes rendszer mellé utólag energiatároló kerüljön, és a két rendszer összehangoltan működjön.

Minden projekt egyedi műszaki felmérést igényel, de az esetek jelentős részében nem szükséges a teljes rendszer újraépítése. Egy bemutatott ipari telephelyen az optimalizálás és az energiatároló integrálása után az önellátási arány megközelítette a 93%-ot. A szakértő hangsúlyozta, hogy ez nem általános eredmény: az elérhető megtakarítás a fogyasztási profiltól, az üzem működésétől és a rendszer megfelelő méretezésétől függ.

A méretezés a fogyasztási görbével kezdődik

Az energiatárolós rendszerek tervezésénél nincs univerzális válasz arra, mekkora inverterteljesítményre és napelemes kapacitásra van szükség. Az inverter teljesítményét elsősorban a telephely pillanatnyi fogyasztási csúcsai határozzák meg. Ha egy üzemben a maximális teljesítményigény 300-350 kW körül alakul, ennél lényegesen nagyobb inverter beépítése sok esetben már nem jelent érdemi előnyt.

A napelemes mező méretezésénél a teljes napi fogyasztást kell vizsgálni. Ha egy vállalatnál éjszaka is jelentős energiafelhasználás jelentkezik, például folyamatos termelés vagy hűtéstechnológia miatt, indokolt lehet nagyobb napelemes kapacitás és nagyobb energiatároló alkalmazása. Ilyenkor a nappal megtermelt energia egy része eltárolható, majd esti vagy éjszakai időszakban használható fel.

Hőmérséklet, gyártói különbségek és hazai sajátosságok

A Podcast beszélgetés egy rendkívül meleg nyári időszakban készült, ezért szóba került a magas külső hőmérséklet hatása is. A tapasztalatok szerint különösen az inverterek elhelyezésére kell figyelni. Elhangzott egy eset, ahol egy nagy teljesítményű invertert alig néhány négyzetméteres, szinte teljesen zárt helyiségben helyeztek el. A szellőzés hiánya miatt az üzemi hőmérséklet rendkívül magasra emelkedett, ami teljesítménycsökkenést okozott.

Az energiatároló konténerek esetében kedvezőbb tapasztalatokról számolt be a szakértő: a korszerű rendszerek saját hőmenedzsmenttel rendelkeznek, és a legmelegebb nyári napokon is képesek az akkumulátorcellákat az optimális üzemi tartományban tartani. Ennek feltétele, hogy a gyártói telepítési előírásokat maradéktalanul betartsák.

A különböző inverterek és energiatárolók között nemcsak hardverben van különbség. Fontos a vezérlőszoftver képessége és az is, hogy az adott termék mennyire alkalmazkodik a magyar villamosenergia-rendszer sajátosságaihoz. A háromfázisú mérés, a szigorú visszwatt-szabályozás és az egyedi hálózati előírások olyan követelmények, amelyekre nem minden nemzetközi gyártó fejleszt külön funkciókat.

Mire figyeljen a beruházó?

Zárásként Szűcs Marcell arra kérdezett rá, miből veheti észre egy cégvezető, ha a telepített rendszere nem megfelelően működik. Molnár Gábor szerint a legegyszerűbb visszajelzés továbbra is a villamosenergia-számla. Ha a beruházás nem hozza a tervezés során előre jelzett költségcsökkenést, érdemes részletesen megvizsgálni a rendszer működését.

Sok esetben nem hardvermeghibásodása áll a háttérben, hanem nem kellően átgondolt hardver kiválasztási, beállítási vagy szabályozási probléma. A beállítási és szabályozási problémák jellemzően könnyen korrigálhatóak, a nem kellően átgondolt hardware kiválasztás azonban költségesebben orvosolható, így érdemes előre gondolkodni, és megismerni az egyes műszaki megoldások előnyeit és hátrányait, hogy a számunkra megfelelő döntést hozzuk meg. A beszélgetés tanulsága szerint egy ipari PV + BESS beruházás sikerét a berendezések minősége mellett az előzetes fogyasztáselemzés, a pontos szabályozás, a rendszerintegráció és a helyszíni adottságokhoz igazított beállítás határozza meg.

A DimenSim Podcast első epizódja hamarosan elérhető lesz a Planergy Solutions YouTube csatornáján. Iratkozzon fel már most, hogy ne maradjon le róla!