Download as PDF, PPTX
Smesy 15112012 ciesla
- 1. TECHNOLOGICZNA TRANSFORMACJA SYSTEMÓW I SIECI EE NADPRZEWODNIKOWE ZASOBNIKI ENERGII (SMES) dr hab. inż. Antoni Cieśla, prof. n. Akademia Górniczo – Hutnicza, Wydział EAIiE Katedra Elektrotechniki i Elektroenergetyki Spotkanie panelowe w ramach Forum Nowej Gospodarki AGH, 15 listopada 2011 roku
- 2. Wyzwania dla elektroenergetyki • Wzrost zapotrzebowania na energię energię • Niedostatki infrastruktury generacyjnej i sieciowej, trudności z nowymi inwestycjami trudnoś • Wzrost udziału generacji rozproszonej udział • Wymogi UE: 20/20/20 do 2020 roku • Konkurencja na rynku energii elektrycznej • Wzrost zagrożeń blackoutami zagroż Czynniki, o których mówi się w tym panelu, to czynniki, które wymuszają na elektroenergetyce działania zmierzające do nowej koncepcji systemów i sieci EE 2
- 3. KONCEPCJA NOWEJ SIECI Nowasieć umożliwia współpracę z tak dotychczas nietypowymi źródłami jak panele fotowoltaiczne, turbiny wiatrowe oraz elektrownie wodne. Źródła te mogą być umieszczone w budynku mieszkalnym bądź użyteczności publicznej. 2. Nowa sieć miałaby większe szanse opanowania kaskadowego rozwoju zdarzeń chociażby na drodze ograniczenia wartości mocy, przepływających przez sieć przesyłową. 3
- 4.
- 5. SMART GRID Rysunek powyższyprezentuje nowe podejście do koncepcji systemu elektroenergetycznego: sieć inteligentna (Smart Grid) SMART GRID to system elektroenergetyczny integrujący w sposób inteligentny działania wszystkich uczestników procesów generacji, transmisji, dystrybucji i użytkowania, w celu dostarczania energii elektrycznej w sposób ekonomiczny, pewny i bezpieczny Źródło: prezentacja prof. A. Wiszniewskiego 5
- 6. INTELIGENTNE ALGORYTMY Polegają na: przewidywaniu konsekwencji zaistniałej sytuacji, oraz podejmowaniu decyzji, celem maksymalizacji korzyści lub minimalizacji strat. …Wszystko jest monitorowane w czasie rzeczywistym, czujniki są wszędzie… 6
- 7. W koncepcji nowejsieci el – en, która umożliwia współpracę ze źródłami energii odnawialnej (OZE), istotną rolę odgrywają zasobniki energii. 7
- 8. Wadą OZE jakoalternatywnych źródeł energii jest okresowość występowania (słońce, wiatr). Ta okresowa dostępność tych form energii niestety nie pokrywa się z okresowością zapotrzebowania na nią. Na przykład podczas wietrznej nocy, gdy generator wiatrowy produkuje duże ilości energii, zapotrzebowanie na nią jest minimalne. Z tego względu w układach z alternatywnymi źródłami energii jednym z najważniejszych problemów jest jej magazynowanie. 8
- 9. W technice wykorzystywanesą różne sposoby magazynowania energii: _ baterie akumulatorów, _ kompresyjne zasobniki energii, _ elektrownie szczytowo-pompowe, _ kinetyczne zasobniki energii, _ superkondensatory, _ ogniwa paliwowe. _ nadprzewodnikowe magnetyczne zasobniki energii (SMES – Suerconducting Magnet Energy Storage), 9
- 10. NADPRZEWODNIKOWE ZASOBNIKI ENERGII Działanie SMES-a polega na gromadzeniu energii elektrycznej prądu stałego w elektromagnesie nadprzewodnikowym w postaci energii pola magnetycznego. Prąd w uzwojeniu nadprzewodnikowym, chłodzonym - w zależności od typu nadprzewodnika - ciekłym helem lub azotem, płynie praktycznie bezoporowo i bez strat. Dzięki temu możliwe jest osiąganie znacznych gęstości prądu w cienkim drucie nadprzewodnikowym lub taśmie HTS, gęstości energii pola magnetycznego osiąga 106 J/m3. W niewielkich objętościach cewek nadprzewodnikowych można zatem gromadzić duże energie.
- 11.
- 12. NADPRZEWODNIKOWE ZASOBNIKI ENERGII W uzwojeniu nadprzewodnikowym prąd płynie bez strat, więc zmagazynowana energia nie jest rozpraszana i może być przechowywana dowolnie długo, gdy elektromagnes znajduje się w stanie nadprzewodzącym.
- 13. NADPRZEWODNIKOWE ZASOBNIKI ENERGII Opracowane i realizowane w ostatnich latach projekty przemysłowych zastosowań SMES-ów obejmują trzy grupy: • układy µSMES o energiach rzędu MJ wchodzących częściowo w fazę komercjalizacji, • układy o energiach rzędu GJ (lub MWh), będące jeszcze w fazie studiów projektowych i konstrukcyjnych, • zasobniki wysokotemperaturowe o niewielkich energiach w zakresie kilodżuli, których technologia wymaga jeszcze intensywnych badań.
- 14.
- 15. WSPÓŁPRACA NADPRZEWODNIKOWYCH ZASOBNIKÓW ENERGII Z SIECIĄ ELEKTROENERGETYCZNĄ Zastosowania układów SMES można podzielić na dwie grupy: 1. układy poprawy stabilności układu elektroenergetycznego, 2. układy poprawy jakości energii.
- 16.
- 17. NADPRZEWODNIKOWE ZASOBNIKI ENERGII Zmagazynowana energia może znaleźć, w zależności od żądanego czasu przekazywania, następujące zastosowania: przy czasie rzędu mikrosekund, w obciążeniach rezystancyjnych takich jak lampy fleszowe i lasery, przy czasach rzędu milisekund, w obciążeniach indukcyjnych np. przy ograniczeniu plazmy w reaktorach syntezy termojądrowej, przy czasach rzędu sekund, do ograniczania krótkotrwałych dużych poborów energii w systemie elektroenergetycznym, przy czasach rzędu godzin, do wyrównywania szczytów lub zmian obciążeń w systemie elektroenergetycznym.
- 18. NADPRZEWODNIKOWE ZASOBNIKI ENERGII Przemysłowa produkcja zasobników nadprzewodnikowych odbywa się na razie jedynie w Stanach Zjednoczonych, natomiast w laboratoriach zachodniej Europy, Japonii, Rosji, Korei i Chin prowadzone są intensywne prace badawcze i projektowe, w ramach których budowane są coraz liczniejsze urządzenia eksperymentalne. Niezbyt zaawansowany poziom technologii nadprzewodnikowych w pozostałych krajach, w tym także w Polsce, wynika zapewne z niedoceniania możliwości ich praktycznych zastosowań, braku wystarczającego finansowania badań, jak też z niewielkiego upowszechnienia wiedzy o tych unikalnych, ale obiecujących urządzeniach. To jednak jest technologia trudna, wymagająca istnienia towarzyszącej infrastruktury (niskie temperatury, próżnia) W tabeli zestawiłem prowadzone w ostatnich latach projekty, realizacje i przemysłowe zastosowania zasobników energii z elektromagnesami z nadprzewodników nisko- i wysokotemperaturowych. (źródło: T. Janowski i inni)
- 19. NADPRZEWOD- NIKOWE ZASOBNIKI ENERGII