Na FEI STU v Bratislave vyvíjajú virtuálnu elektráreň

Vzostup obnoviteľných zdrojov energie je skvelým trendom k čistejšej planéte. Ich závislosť od aktuálneho počasia však spôsobuje nežiaduce kolísania množstva elektriny v energetickej sieti. Vedci z Fakulty elektrotechniky a informatiky STU v Bratislave majú na tento problém účinné riešenie. Vyvíjajú virtuálnu elektráreň.

Princíp virtuálnej elektrárne, ktorú na FEI vyvíja tím Mgr. Michala Chudého, PhD. (na foto), spočíva v združovaní domácich batérii, ktoré vlastnia domácnosti a malé firmy. Tie bude prostredníctvom smart riadenia spoločne spravovať nový druh operátora – agregátor siete. Vďaka svojej kapacite dokáže agregátor uskladniť v domácich batériách nadprodukciu elektriny do doby, keď narastie spotreba.

Napriek ekologickým výhodám obnoviteľných zdrojov, ich výrazný podiel v elektrickej sieti spôsobuje náhle zmeny množstva elektriny v prenosovej sústave, keďže množstvo vyrobenej elektriny je dané hlavne aktuálnym počasím. Táto nestabilita môže spôsobiť výpadky alebo preťaženia elektrickej siete. Virtuálna elektráreň však dokáže preklenúť časové rozdiely medzi nárazovou výrobou elektriny a obdobiami vysokého dopytu po elektrine, a tým zabezpečí stabilitu siete. Vďaka tomu by mohol podiel výroby energie zo zelených zdrojov narásť až na polovicu. Systém vyvíjaný na Ústave elektroenergetiky a aplikovanej elektrotechniky FEI bude pritom využívať už existujúce domáce batérie.

V momente prebytku výroby energie, ktorý môže nastať napríklad pri silnom vetre, virtuálna elektráreň dobije batérie svojich členov nadbytočnou elektrinou. V období, keď príde vrchol spotreby, virtuálna elektráreň začne do siete dodávať uskladnenú energiu. Relatívne malé domáce batérie tak dokážu spoločne vytvoriť obrovské virtuálne úložisko, hoci sa vôbec nemusia nachádzať vo fyzickej blízkosti. Vďaka optimalizácii to dokážu oveľa efektívnejšie ako jednotlivo, a pritom je pre všetkých členov virtuálnej elektrárne energia veľmi lacná. „Naša virtuálna elektráreň dokáže zlacniť, či dokonca zabezpečiť úplne bezplatnú elektrinu pre jej členov, má pozitívny vplyv na zníženie  ceny elektriny ako takej a aj veľký finančný potenciál. Hlavnou výhodou však je, že je vďaka nej možné dosiahnuť až 50% podiel obnoviteľných zdrojov, pričom sieť zostane stabilná. Dôsledkom by bolo výrazné zníženie skleníkových plynov v atmosfére,“ vraví vedúci projektu Mgr. Michal Chudý, PhD.

Technické riešenie virtuálnej elektrárne spočíva z dvoch častí: smart komunikačného a riadiaceho modulu na domácich batériách a sofistikovaného riadiaceho systému v centrále. Ten bude pomocou umelej inteligencie riadiť prevádzku jednotlivých domácich batérii, aj neustálu optimalizáciu celého systému. „Pri riadení virtuálnej elektrárne zohrávajú rolu technické, ekonomické aj informatické parametre, ktoré musia byť komplexne optimalizované do efektívneho celku. Každá batéria v systéme bude v reálnom čase riadená našou umelou inteligenciou na základe predpovede o energetických potrebách domácnosti, dopytu po elektrine, vlastností rôznych typov batérií a aktuálnej cene elektriny,“ hovorí Chudý.

Umelá inteligencia riadiaceho systému si musí poradiť s neustálym riadením dodávky a odberu energie individuálne pre každú domácu batériu tak, aby bol maximalizovaný celkový efekt virtuálnej elektrárne. Pritom musí byť schopná v každej z nich zachovať dostatok rezervy pre prípad výpadku prúdu a použitia batérie na chod domácnosti. Na to bude zbierať dáta zo smart metrov v komunikačnom module a robiť predpovede energetických potrieb domácnosti a individuálneho spotrebiteľského správania. Zároveň bude dbať o to, aby batéria prevádzkou netrpela.

Optimalizácia virtuálnej elektrárne spočíva aj v nastavení množstva zdrojov a kapacity systému vzhľadom k podmienkam prevádzky, ktorú virtuálnej elektrárni určí distribučná spoločnosť a v optimalizácii vzhľadom na kapacitu siete v jednotlivých lokalitách. Ak je nedostatok energie v konkrétnej lokalite, virtuálna elektráreň tam môže posielať z iných lokalít iba také množstvá elektriny, ktoré nepreťaží elektrické vedenia medzi nimi.

Do virtuálnej elektrárne môžu byť dokonca zaradené aj zdroje elektriny. Vďaka inteligentnému riadeniu umožňuje na vyrovnávanie energetických vrcholov použiť aj záložné generátory, ktoré inak väčšinu svojej existencie zostávajú nevyužité. Smart riadenie pritom dokáže zaručiť, že zapojenie sa do virtuálnej elektrárne neohrozí pôvodný účel záložného zdroja.

„Virtuálne elektrárne sú súčasťou modernej vízie elektrizačných sústav a prostredníctvom nášho výskumu sa chceme podieľať na umožnení ich zmeny,“ dodáva Michal Chudý.