Kann dezentrale Energie den Druck der steigenden Stromnachfrage verringern?

Die Stromnachfrage tritt in eine neue Wachstumsphase ein.

Große Rechenzentren, Elektrofahrzeuge, Hochleistungsladen-und die industrielle Elektrifizierung führen zu erheblichen neuen Belastungen der Stromversorgungssysteme. Die Herausforderung besteht nicht nur darin, wie viel Strom benötigt wird, sondern auchwo und wann diese Nachfrage auftreten wird.

Ein neues Rechenzentrum, eine industrielle Produktionslinie oder ein Ladehub können an einem Standort eine große Belastung verursachen. Lokale Umspannwerke, Transformatoren und Verteilungsnetze sind möglicherweise nicht für diesen Bedarf ausgelegt.

Der traditionelle Netzausbau ist nach wie vor unerlässlich, aber neue Übertragungsleitungen, Umspannwerke und Verbindungsverbesserungen können erhebliche Investitionen, Planungs-, Genehmigungs- und Bauzeit erfordern. Dezentrale Energie kann das Netz nicht ersetzen, aber sie kann Unternehmen und lokalen Netzwerken dabei helfen, die Nachfrage zu steuern, während größere Infrastrukturen aufholen.

Der steigende lokale Strombedarf übersteigt den Netzausbau

Große Rechenzentren, Elektrofahrzeuge und die industrielle Elektrifizierung führen zu einer zunehmend konzentrierten lokalen Stromnachfrage. Schnellladestationen, Fabrikerweiterungen und Rechenzentren können Transformatoren und Netzanschlüsse schnell an ihre Grenzen bringen. Allerdings erfordern neue Umspannwerke, Übertragungsleitungen und Verbindungsverbesserungen oft jahrelange Planung, Genehmigung und Bau. Die Herausforderung besteht also nicht nur darin, mehr Strom zu erzeugen, sondern auch Bedarf, Netzkapazität und Timing aufeinander abzustimmen. Dezentrale Energiesysteme können dazu beitragen, diese Lücke zu schließen.

Dezentrale Energie funktioniert am besten als integriertes System und nicht als Ansammlung unabhängiger Geräte.

Ein typisches kommerzielles oder industrielles System kann die folgenden Komponenten umfassen.

1. Solaranlage auf dem Dach

Photovoltaikanlagen auf Dächern erzeugen Strom nahe dort, wo er verbraucht wird.

Für Fabriken, Lagerhallen, Gewerbegebäude und Dateneinrichtungen mit geeigneter Dachfläche kann -on-site solar die Stromimporte tagsüber reduzieren und die Strommenge verringern, die durch das lokale Netz geleitet werden muss.

Allerdings hängt die Solarleistung vom Wetter und der Tageszeit ab. Es entspricht möglicherweise nicht genau dem Bedarfsprofil des Standorts, sodass Solarenergie allein Verbindungs-{1}Kapazitäts- oder Spitzenlastprobleme nicht vollständig lösen kann.

Sein Wert steigt, wenn es mit Lagerung und flexiblen Lasten koordiniert wird.

2. Kommerzielle und industrielle Energiespeicherung

Batteriespeicher trennen den Zeitpunkt der Erzeugung vom Zeitpunkt des Verbrauchs.

Es kann geladen werden, wenn die Solarproduktion hoch ist oder die Netznachfrage relativ niedrig ist, und dann entladen, wenn der Standort seine Leistungsgrenze erreicht oder die Strompreise steigen.

Für gewerbliche und industrielle Benutzer kann der Speicher Folgendes unterstützen:

Spitzenrasur

Energieverschiebung

Solar-Eigenverbrauch-

Notstrom

Ladeunterstützung-

Leistungs-Qualitätsmanagement

Reduzierte kurzzeitige Belastung von Transformatoren und Einspeisungen

Dies steht in direktem Zusammenhang mit der früheren Diskussion in„Warum Energiespeicher zu einer unverzichtbaren Infrastruktur und nicht zu optionaler Ausrüstung werden.“

Speicher werden zur Infrastruktur, weil sie dem lokalen Energiesystem etwas bieten, was die Solarenergie allein nicht leisten kann:Kontrolle darüber, wann Strom verbraucht wird.

3. Kontrollierbare Lasten

Nicht jeder elektrische Verbraucher muss zu einem bestimmten Zeitpunkt mit voller Leistung laufen.

Einige Industrieprozesse, HVAC-Systeme, Warmwasserbereitung, Kühlgeräte, Pumpen und Ladelasten können innerhalb akzeptabler Betriebsgrenzen angepasst werden.

Eine steuerbare Last verbraucht nicht unbedingt weniger Energie. Stattdessen wird ein Teil des Verbrauchs außerhalb von Zeiten verlagert, in denen das Netz oder der Standort unter Druck steht.

Beispiele hierfür sind:

Vorübergehende Reduzierung nicht{0}}kritischer Geräte

Staffelung des Anlaufs-großer Motoren

Anpassung des Kühlbedarfs innerhalb eines akzeptablen Temperaturbereichs

Ausgewählte Ladevorgänge verzögern

Planung einer energieintensiven-Produktion in Zeiten geringer{1}}Nachfrage

Diese Art der Nachfrageflexibilität ist oft kostengünstiger als der Aufbau ausreichender Erzeugungs- und Netzkapazitäten für alle möglichen Spitzen.

4. Lademöglichkeiten für Elektrofahrzeuge

Die Ladeinfrastruktur sollte als Teil des Energiesystems des Standorts und nicht als isolierte Last behandelt werden.

Durch unkontrolliertes Laden kann jedes Fahrzeug immer dann die maximale Leistung ziehen, wenn es angeschlossen ist. Dies kann zu einer Spitzenlast führen, die weit über der normalen Nachfrage des Standorts liegt.

Intelligentes Laden kann stattdessen die Energie zuteilen nach:

Abfahrtszeit des Fahrzeugs

Ladezustand der Batterie

Priorität des Ladegeräts

Verfügbarer Solarstrom

Batteriespeicherkapazität

Beschränkungen der Site-Verbindung

Strompreise

Bei einem Flottendepot oder einer Ladestation für schwere Lkw kann diese Koordinierung die maximale Stromentnahme aus dem Netz erheblich reduzieren.

Bidirektionales Laden kann bei geeigneten Anwendungen zusätzliche Flexibilität schaffen. Das US-Energieministerium weist darauf hin, dass Elektrofahrzeuge möglicherweise Gebäude oder das Stromnetz über Fahrzeug-{1}}zu--Gebäude- und Fahrzeug-{3}}zu--Netzsysteme mit Strom versorgen und so Solar- und andere dezentrale Ressourcen ergänzen können.

5. EMS-Energiemanagement

Das Energiemanagementsystem macht aus einzelnen Geräten ein koordiniertes lokales Energiesystem.

Ein EMS überwacht Erzeugung, Verbrauch, Strompreise, Batteriestatus, Ladegerätbedarf und Netzgrenzen. Anschließend wird entschieden, wann jeder steuerbare Vermögenswert betrieben werden soll.

Ein praktisches EMS kann Folgendes koordinieren:

Solarstromerzeugung auf dem Dach

Laden und Entladen der Batterie

Netzimporte und -exporte

Produktionslasten

Baulasten

Ladegeräte für Elektrofahrzeuge

Backup-Leistungsreserven

Zeit-der-Nutzung der Stromtarife

Ohne koordinierte Steuerung können Solarenergie, Speicher und Ladegeräte gegeneinander wirken. Beispielsweise könnte die Batterie während einer Spitzenlastzeit über das Netz aufgeladen werden, während gleichzeitig auch Fahrzeuge geladen werden.

Ein effektives EMS verhindert diese Konflikte und verwaltet den Standort nach klaren Prioritäten.

6. Gitterinteraktion

Ein dezentrales Energiesystem bleibt normalerweise mit dem größeren Stromnetz verbunden.

Das Ziel besteht nicht darin, jederzeit unabhängig zu agieren. Ziel ist eine intelligentere Interaktion mit dem Netz.

Abhängig von den örtlichen Vorschriften und technischen Bedingungen kann das System:

Begrenzen Sie die maximalen Netzimporte

Vermeiden Sie übermäßige Solarexporte

Reagieren Sie auf Nachfragesignale der Versorgungsunternehmen

Stellen Sie eine Reaktion auf die Nachfrage bereit

Halten Sie die Backup-Kapazität aufrecht

Nehmen Sie an Grid-Unterstützungsprogrammen teil

Während eines Ausfalls vorübergehend als Mikronetz betreiben

Das US-Energieministerium beschreibt virtuelle Kraftwerke als koordinierte Gruppen von Ressourcen wie Solaranlagen auf Dächern, Batterien hinter dem Messgerät, Elektrofahrzeuge, Ladegeräte, intelligente Gebäude und flexible gewerbliche und industrielle Lasten. Wenn diese Ressourcen aggregiert und kontrolliert werden, können sie dazu beitragen, Stromangebot und -nachfrage auszugleichen und Dienstleistungen bereitzustellen, die denen herkömmlicher Energieanlagen ähneln.

Der größte Vorteil dezentraler Energie besteht nicht darin, dass sie unbegrenzt neuen Strom erzeugt. Es ermöglicht eine effektivere Nutzung vorhandener Erzeugungs- und Netzkapazitäten.

Ein koordiniertes System kann den Druck auf verschiedene Weise reduzieren:

• Lokal generieren:Solaranlagen auf dem Dach reduzieren einen Teil des Tagesnetzbedarfs des Standorts.
• Energie durch die Zeit bewegen:Speicherladungen in Zeiten geringer{0}}Nachfrage und Entladungen in Spitzenzeiten.
• Kontrolle, wenn Lasten in Betrieb sind:Flexible Ausstattung und intelligentes Laden vermeiden unnötige gleichzeitige Nachfrage.
• Standortspitzen begrenzen:Die EMS-Steuerung hält die Anlage innerhalb einer vereinbarten Raster-Importgrenze.
• Exportstress reduzieren:Speicherung und Laststeuerung absorbieren mehr -eigene Solarenergie.
• Resilienz unterstützen:Batterien können bei kurzen Unterbrechungen kritische Lasten aufrechterhalten.
• Mit dem Raster koordinieren:Websites können auf externe Signale reagieren, anstatt als passive Verbraucher zu agieren.

Diese Maßnahmen können dazu beitragen, einige lokale Modernisierungen zu verschieben, die Wirtschaftlichkeit des Projekts zu verbessern oder den Anschluss neuer Lasten innerhalb bestehender Grenzen zu ermöglichen.

Das Ergebnis hängt jedoch stark vom Systemdesign ab. Eine zu kleine Batterie, ein schlecht geplanter Ladeplan oder eine schwache Steuerungsstrategie können nur geringe praktische Vorteile bringen.

Ein einfaches Beispiel

Stellen Sie sich einen Industriestandort mit einem maximalen Netzanschluss von 2 MW vor.

Die normale Produktionslast beträgt 1,4 MW. Das Unternehmen installiert dann mehrere Schnellladegeräte, die bei gleichzeitigem Betrieb weitere 1 MW hinzufügen könnten.

Ohne Kontrolle könnte der Gesamtbedarf 2,4 MW erreichen und damit die Anschlussgrenze überschreiten.

Ein lokales Energiesystem könnte wie folgt reagieren:

Bereitstellung eines Teils der Tageslast durch Solaranlagen auf dem Dach

Nutzung des Batteriespeichers während der Ladespitze

Die Ladeleistung wird vorübergehend reduziert

Erstaunliche Fahrzeugladung

Verschieben ausgewählter un{0}}kritischer Lasten

Durch die EMS-Kontrolle wird der gesamte Netzimport unter 2 MW gehalten

Das System hat den Bedarf an Elektrizität nicht beseitigt. Dadurch wurde verhindert, dass die gesamte Nachfrage gleichzeitig das Netz erreicht.

Der steigende Strombedarf erhöht nicht nur den Strombedarf der Welt. Es entsteht auch neuer Druck an bestimmten Standorten und in bestimmten Regionen.

Rechenzentren benötigen große, stabile Stromversorgungen. Durch die industrielle Elektrifizierung kommen neue Produktionslasten hinzu. Elektrofahrzeuge und Hochleistungsladegeräte erzeugen konzentrierte Spitzen. Unterdessen kann der herkömmliche Netzausbau länger dauern, als viele kommerzielle Projekte warten wollen oder können.

Ein lokales Energiesystem, das auf Solaranlagen auf Dächern, Gewerbe- und Industriespeichern, steuerbaren Lasten, intelligentem Laden, EMS-Steuerung und Netzinteraktion basiert, kann dazu beitragen, einen Teil dieser Lücke zu schließen.

Sein Zweck besteht nicht darin, das Stromnetz zu ersetzen. Dadurch soll die Site flexibler, vorhersehbarer und für das Netzwerk einfacher zu bedienen sein.

Wie in besprochen"Warum die Energiespeicherung zu einer unverzichtbaren Infrastruktur und nicht zu einer optionalen Ausrüstung wird,"Die Speicherung ist für diesen Übergang von zentraler Bedeutung. Den größten Wert entfaltet die Speicherung jedoch, wenn sie mit lokaler Erzeugung, intelligenter Laststeuerung und koordinierter Netzinteraktion kombiniert wird.

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