Stają się mniejsze, lżejsze, ale dysponują większą mocą. ZPUE oferuje nowe rozwiązania dla sektora odnawialnych źródeł energii.
Pomimo że nadal znacząca część produkowanej energii elektrycznej pochodzi z paliw kopalnych, to jednak odnawialne źródła energii stają się dla nich realną alternatywą.
ZPUE aktywnie uczestniczy w realizacjach instalacji odnawialnych źródeł energii, tworząc nowe rozwiązania służące OZE. Zmiany i rozwój w tym obszarze dotyczą stacji transformatorowych. W jakim kierunku idzie ich modyfikacja?
Ostatnie kilka lat to punkt zwrotny w konstruowaniu kontenerowych stacji transformatorowych. Zanim na rynku rozpędu nabrała fotowoltaika, głównymi odbiorcami stacji ZPUE były podmioty z obszaru energetyki dystrybucyjnej. Stacje dystrybucyjne, zgodne ze standardami, nadal znajdują się w portfolio włoszczowskiej firmy, ale zmianie uległy proporcje – na korzyść wyposażania instalacji PV.
W energetyce dystrybucyjnej obciążenia rozkładały się na godziny poranne, kiedy ludzie wychodzili do pracy i popołudniowe, kiedy z niej wracali. Obciążenie było też inne w domach i blokach mieszkalnych, a inne w zakładach przemysłowych. Na ogół jednak zapotrzebowanie na energię nie przekraczało 50 czy 60% mocy znamionowej zainstalowanej w stacji.
Natomiast przy odnawialnych źródłach energii transformatory i inne urządzenia najintensywniej pracują, gdy świeci słońce czy wieje wiatr. Często zbliżając się do mocy znamionowej, a czasem ją przekraczając. Przy współpracy z PV w ciągu dnia następują kilku- a czasem kilkunastokrotne przełączenia w rozdzielnicach średniego i niskiego napięcia. Oznacza to pełne obciążenie całego systemu.
Ewolucja zamiast rewolucji
Konieczne stało się takie konstruowanie stacji transformatorowych, aby mogły pracować z największą wydajnością w najtrudniejszych warunkach. Zaczęły więc pojawiać się na rynku nowe modele, m.in. z dodatkowymi wentylatorami i żaluzjami wentylacyjnymi. Producenci inwerterów doszli do wniosku, że trzeba zwiększyć moce całych instalacji i podnieśli napięcie pracy urządzeń, zwiększając dwukrotnie wydajność falowników. Instalacje PV przeszły więc z 400 na 800 V napięcia, co zmotywowało ZPUE do przekonfigurowania rozdzielnic nN. Dodatkowym czynnikiem były zmiany konfiguracji sieci, które ograniczyły liczbę kabli czy ich przekroje. Stacja transformatorowa jest jednym z elementów instalacji fotowoltaicznej, więc musiała nadążyć za tym, co oferują producenci pozostałych komponentów.
O ile jeszcze rok temu królowały stacje dostosowane do instalacji paneli o mocy 1 MW, to od 2022 roku widać trend zmiany mocy i pojawiły się projekty wielkomocowe, czyli powyżej 2-3 MW, aż do kilkudziesięciu czy kilkuset MW.
Ekonomia wpływa na moc
Dotychczasowa moc umowna w instalacjach fotowoltaicznych do 1 MW wynikała z systemu aukcyjnego. Zapewniał on subwencję, a więc gwarantowaną cenę odkupu energii elektrycznej przez 15 lat przy danym poziomie cen. Dlatego takie instalacje powstawały, bo były uzasadnione ekonomicznie. Niestety w ostatnim roku ceny energii znacząco poszybowały w górę, a ceny w systemie aukcyjnym stały się zbyt niskie. Więc budowanie instalacji 1 MW przestało być ekonomicznie opłacalne.
Zaczęto więc budować instalacje wielkomocowe, bo ich koszty w takiej inwestycji są w efekcie mniejsze w przeliczeniu na moc zainstalowaną. To oznacza krótszy czas zwrotu i rozliczanie energii według cen rynkowych, a nie w systemie aukcyjnym.
Nowe wymagania, nowe rozwiązania
Stacje o dużych mocach (nawet 6-8 MW) mają inną konstrukcję niż dotychczasowe. Transformator umiejscowiony jest na zewnątrz stacji, na wolnym powietrzu pod zadaszeniem, co ułatwia jego chłodzenie. Każda obudowa ogranicza bowiem odprowadzanie ciepła. A wyposażanie tych urządzeń w system wentylacji wymuszonej to dodatkowe koszty, częsta konserwacja i w efekcie większe zużycie energii.
Fotowoltaiczna farma wielkomocowa to zazwyczaj jeden układ rozliczeniowy energii elektrycznej. Na instalacji, która ma moc kilkudziesięciu megawatów, rozlokowane są stacje odbiorcze typu slave, czyli bez układów pomiarowych, tylko z zabudowaną automatyką. Te kilkumegawatowe stacje odbierają energię z instalacji PV i przekazują ją do jednej centralnej stacji – Głównego Punktu Odbioru (GPO). Tam, przy pełnej automatyce zabezpieczeniowej, odbywa się pomiar i następuje całościowe rozliczenie energii. Stacje GPO kończą się transformatorami mocy, które przekształcają średnie napięcie na wysokie i stamtąd energia jest odprowadzana do sieci wysokiego napięcia.
Na razie aparatura i kwestie technologiczne ograniczają instalacje wielkomocowe do 6-8 MW. Wszystko wskazuje, że przez najbliższe kilka lat PV będzie szła w tym kierunku. Jednak stacje o mocy 1 MW nie zostały całkiem wyparte. Jeszcze przez jakiś czas potrwa dokończenie realizacji projektów jednomegawatowych, na które nadal spływają zamówienia.
Rozwiązania również dla energetyki wiatrowej
Rosnące zapotrzebowanie na energię elektryczną, ale i zwiększająca się świadomość ekologiczna powodują, że energetyka odnawialna, w szczególności ta pozyskiwana z siły wiatru, to jedna z najprężniej rozwijających się w ostatnich latach branż energetyki w skali światowej. ZPUE ma w swojej ofercie również rozwiązania dla wiatraków.
W Polsce po 2016 roku nie było nowych projektów dla energetyki wiatrowej, dlatego z tą technologią współpracowaliśmy głównie na rynku niemieckim, gdzie farmy wiatrowe istnieją już od dawna i ciągle powstają nowe.
W instalacjach wiatrakowych pojawił się nowy trend: stacje do kompensacji mocy biernej.
Instalacje OZE produkujące energię z wiatru to generatory połączone z siecią elektroenergetyczną za pomocą kabli. Charakter odbioru jest inny, kiedy wiatrak pracuje, a inny, gdy jego skrzydła się nie kręcą. Wtedy mamy do czynienia z małą generacją mocy czynnej, a do sieci jest oddawana moc bierna, co powoduje pogorszenie jej parametrów czy spadki napięć. Aby więc sieć sprawnie pracowała, konieczna jest kompensacja mocy biernej, czyli poprawa parametrów instalacji.
W nowych inwestycjach do farm wiatrowych zamawiane są w ZPUE całe zestawy: Główny Punkt Odbioru, misy olejowe oraz właśnie stacje do kompensacji mocy biernej.
Zapotrzebowanie na te urządzenia jest większe na rynku niemieckim, ponieważ energia wiatru jest wykorzystywana w tym kraju na dużą skalę. Można się jednak spodziewać, że pojawienie się zamówień na takie układy do kompensacji mocy biernej na rynku polskim jest kwestią niedługiej perspektywy czasowej .
Rozwój PV i energetyki wiatrowej spowodował, że do naszej oferty dołączyliśmy misy pod transformatory mocy, do których stworzyliśmy specjalnie zaprojektowane formy. Do pracy transformatora potrzebny jest olej. Natomiast misa olejowa wychwytująca jego wyciek w razie uszkodzenia czy awarii pełni rolę zabezpieczającą przed ewentualnym zanieczyszczeniem środowiska.
Małe, lekkie, o dużej mocy
W ZPUE powstają od niedawna także specjalne stacje przeznaczone dla PV w obudowie metalowej. Mają zwartą konstrukcję i – co szczególnie ważne – są niskie. A przy tym mają stosunkowo dużą moc. To stacje spełniające wymogi zrównoważonego rozwoju. Powinny stać, mówiąc branżowym żargonem, „pod stołem”, czyli pod konstrukcją, na której umieszczone są na farmach PV panele fotowoltaiczne. Za jednym rzędem paneli, nie zacieniając kolejnego. A więc potrzebne były małe gabaryty przy jednocześnie spełnianej funkcji przekazywania dużej mocy z fragmentu instalacji PV, której całość to moc nawet powyżej 50 MW.
Każda z tych stacji o wymiarach 3,4 x1,6 m i wysokości 1,7 m ma w środku transformator o mocy 1MW, uproszczone rozdzielnice SN i nN, a cała konstrukcja ustawiona jest na betonowym fundamencie. Zaletą tego rozwiązania jest zwarta metalowa konstrukcja, niewielka wysokość i mała masa. Nie wymaga wieloetapowego transportu, skomplikowanego rozładunku czy budowania specjalnej drogi dojazdowej. Pozwala na szybszy montaż stacji w miejscu docelowym.
Trendy rynkowe. Wady i zalety produktów z Dalekiego Wschodu
Dla wielkomocowych instalacji farm PV pojawiły się na europejskim rynku rozwiązania z Chin. To stacje w metalowych kontenerach, o mocy 3, 6 i 9 MW. Całość jest zabudowana w jednej bryle o wymiarach 6 x 2,5 m i wysokości 3 m. Korzystna cena tych stacji wiąże się jednak z transakcją wiązaną, czyli trzeba zakupić też inwertery i panele od tego samego producenta. Dodatkowa wadą tych rozwiązań jest brak dostosowań do wymagań polskiego rynku: nie ma w nich układów pomiarowych, zintegrowanych fundamentów, mocno ograniczona jest też dostępność części zamiennych. Poza tym brak im wymaganych u nas potwierdzeń normatywnych.
ZPUE opracowało w tym segmencie własne rozwiązanie i wprowadza je do oferty. To stacja o mocy większej niż 1 MW, w obudowie metalowej, na specjalnej ramie, łatwa do transportu i dostarczenia bezpośrednio na teren instalacji PV zarówno w Polsce, jak i Europie. Poza rynkiem krajowym zainteresowani tym produktem z naszych fabryk, są już Niemcy, tam pojadą pierwsze stacje. Francja i Hiszpania także już o nie pyta.