Aj na samote u lesa dokáže byť elektrina smart

Prepojenie podobných rekreačných objektov, ako sú chaty, za účelom efektívnejšieho využívania  a zdieľania energie z obnoviteľných zdrojov, má potenciál obmedziť používanie palivových generátorov v prírode. Prepojením viacerých chát bez prístupu na verejnú sieť elektrickej energie vytvoríme tzv. mikrosieť v ostrovnom režime. Mikrosiete vnímame na Slovensku ako budúcnosť energetiky už pár rokov. Ich hlavné výhody sú zvýšená energetická sebestačnosť účastníkov mikrosiete, ekonomická výhodnosť lokálne vyrobenej energie a nižšia uhlíková stopa výroby elektriny.

Inteligentným riadením tokov elektriny v mikrosieti je možné elektrinu z fotovoltických panelov, ktorá sa  vyrába najmä na obed, efektívne spotrebovať počas celého dňa podľa potrieb obyvateľov chát. Mikrosieť takisto umožňuje zdieľať batériové úložiská medzi viacerými chatami.

Potenciál optimálneho riadenia energie v mikrosieti sme sa rozhodli overiť matematickou simuláciou 8 chát na Orave, ktoré sú vzdialené od obce niekoľko kilometrov a nie sú napojené na verejnú sieť. Chaty sú obývané len pár dní do roka. Ľudia v nich používajú elektrinu počas pobytu na svietenie, rádio, chladničku alebo dlhodobo na napájanie alarmu či diaľkovo/teplotou riadené elektrické kúrenie.

Cieľom simulácie bolo dosiahnuť optimálnu distribúciu elektriny medzi chatami s ohľadom na obsadenosť chát, dlhodobé fungovanie diaľkovo ovládaných spotrebičov a predpoveď počasia. Namiesto spúšťania palivového generátora, simulácia uprednostňovala využívanie energie z batérie najbližšej chaty, ktorá elektrinu práve nepotrebovala a dokázala by ju získať z obnoviteľných zdrojov do ďalšieho príchodu jej obyvateľov. 

Simuláciu sme implementovali v nástroji SImulink. Na optimalizáciu tokov energie sme využili lineárne programovanie v Matlabe. Najskôr sme simulovali pôvodný stav bez optimalizácie tokov energie a potom sme výsledky porovnali s výsledkami s optimalizovanými tokmi. Mikrosieť sme simulovali na 4-týždňovom období. Simulácia preukázala, že ak chaty boli obývané len 3 až 7 dní do mesiaca, palivové generátory po optimalizácii neboli vôbec potrebné. Pri simulácii s obsadenosťou 6 až 9 dní do mesiaca, dokázala optimalizácia zredukovať používanie palivových generátorov na zhruba štvrtinu ich pôvodného využívania.

Aj tento pozitívny príklad nás motivuje skúmať nové prístupy k plánovaniu a inteligentnému riadeniu mikrosietí. Dlhodobé zvyšovanie podielu obnoviteľných zdrojov energie v elektrickej sieti povedie k vzniku v mikrosietí aj v rámci verejnej elektrickej siete. Optimálne spotrebovanie lokálne vyrobenej energie bude ešte dôležitejšie, nakoľko nespotrebovaná nadbytočná elektrina môže mať negatívne dopady na hlavnú sieť. Zároveň sa vynárajú nové výzvy, ako zdieľanie a obchodovanie energie medzi jednotlivými účastníkmi mikrosiete alebo aj medzi viacerými mikrosieťami a hlavnou sieťou.

Optimalizácia využívania energetických úložných systémov v mikrosieti pripojenej na hlavnú sieť, ktorou sa v súčasnosti zaoberáme, dokáže prispieť k efektívnejšej spotrebe lokálne vyrobenej energie a prinesie aj finančné benefity pre účastníkov mikrogridu vo forme lacnejšej energie z obnoviteľných zdrojov. Optimalizácia bude založená na predikcii spotreby a výroby jednotlivých účastníkov mikrosiete. Naším ďalším krokom k inteligentne riadenej mikrosieti bude doplnenie nášho modelu o obchodovanie medzi účastníkmi. O výsledkoch nášho výskumu vás budeme informovať v budúcich prispevkoch.