Znanje in podpora

X-Flex bo s tehnološkimi rešitvami omogočil lažji prehod v nizkoogljično družbo

Zaradi elektrifikacije različnih segmentov življenja in uvajanja obnovljivih virov energije v električno omrežje, postaja slednje vedno bolj obremenjeno, kar vpliva med drugim na zanesljivost oskrbe z električno energijo. Različne tehnološke rešitve omogočajo odzivnejše oz. bolj prožno omrežje; eden ključnih elementov za uspešno zeleno tranzicijo elektroenergetskega sistema pa so tudi odjemalci, ki morajo postati aktivni deležniki. Med cilji projekta X-Flex, v katerem v Petrolu sodelujemo z 11 partnerji iz Evropske unije, je razvoj orodij, ki bodo omogočila in olajšala uporabo prožnosti v elektroenergetskem sistemu s ciljem povečanja stabilnosti in zanesljivosti oskrbe v normalnih pogojih dela in izrednih vremenskih pogojih.

Množična elektrifikacija osebnega prometa z električnimi vozili, ogrevanje s toplotnimi črpalkami ter potreba uporabnikov po samozadostnosti z elektriko in lastnimi obnovljivimi viri energije (OVE), bo močno vplivala predvsem na delovanje distribucijskega omrežja, pojasnjuje dr. Miran Roser iz distribucijskega podjetja Elektro Celje. Slednje s tehničnimi in fizikalnimi omejitvami ne omogoča priključitev neomejenega števila porabnikov ali proizvodnih naprav. Tako kot pride do “zamašitev” na primer v prometu, so tudi prenosni vodi vedno omejeni in končni, pojasnjuje sogovornik.

V primeru, da so na voljo alternativne poti, lahko govorimo o določeni prožnosti ali fleksibilnosti v distribucijskem omrežju. Če smo v danem trenutku, ko se električno omrežje bliža meji zmogljivosti oziroma zasičenju, pripravljeni in sposobni omejiti ali izključiti del porabe, potem govorimo o prožnem oziroma fleksibilnem omrežju, pridaja dr. Roser. “Takšen način odpira tudi možnosti za nove poslovne modele, kjer je jasno, da je potrebno sočasno stremeti h koristi odjemalca kot tudi sistema oziroma vseh deležnikov. Glede na to, da določene tehnične rešitve že obstajajo, je največji izziv ravno takšen dogovor med deležniki.”

Med cilji projekta X-Flex je oblikovati integrirane tehnološke rešitve, ki bodo omogočale optimalne kombinacije decentraliziranih virov prožnosti tako na strani proizvodnje kot tudi na strani porabe in s tem olajšale uporabo prožnosti v sistemu. “Obenem pa bomo s prožnostjo, ki jo bo nudil celoten sistem, nudili sistemske storitve in pomagali slovenskemu elektroenergetskemu omrežju,” pojasnjuje Petrolov strokovnjak, dr. Gašper Artač.

V projekt bodo v ta namen vključene različne že obstoječe enote s prilagodljivim odjemom, kot so baterije, naprave za ogrevanje oz. hlajenje, tehnologija “vehicle-to-grid" oz. V2G in druge rešitve za shranjevanje energije.

Med cilji projekta X-Flex je oblikovati integrirane tehnološke rešitve, ki bodo omogočale optimalne kombinacije decentraliziranih virov prožnosti na strani proizvodnje in na strani porabe.

V projektu X-Flex združili moči trije slovenski partnerji

Projekt X-Flex, ki poteka pod okriljem programa Horizon 2020, s pričetkom oktobra 2019 in zaključkom septembra 2023, je vreden 9,5 milijona evrov, od tega je sofinanciranih 7,3 milijona evrov. Poleg Petrola sodelujeta v projektu še dva slovenska partnerja, Univerza v Ljubljani in Elektro Celje, preostali partnerji so iz Avstrije, Grčije, Cipra in Bolgarije.

Petrol ima v projektu vlogo vodje delovnega sklopa demonstracijskih projektov ter vodje pilotnih lokacij v Sloveniji. Medtem je Univerza v Ljubljani (UL) v projekt vstopila kot tehnični koordinator. Med drugim skrbi za skladnost razvoja različnih tehničnih orodij s cilji projekta in koordinacijo med partnerji.

S strani Univerze v Ljubljani (UL) sodelujeta v projektu Fakulteta za elektrotehniko, Laboratorij za energetske strategije (LEST), ki je nosilec projekta s strani UL in je zadolžen za vsebinski razvoj in specifikacijo orodja, ter Fakulteta za računalništvo in informatiko, Laboratorij za integracijo informacijskih sistemov (LIIS), ki skrbi za tehnično izvedbo, pojasnjuje dr. Tomi Medved s Fakultete za elektrotehniko Univerze v Ljubljani. Dr. Medved izpostavlja, da bo projekt X-Flex z razvojem orodij, ki bodo omogočila lažje in bolj učinkovito izrabljanje prožnosti, pripomogel pri preobrazbi v nizkoogljično družbo.

Distribucijsko podjetje Elektro Celje pa v okviru projekta X-Flex zagotavlja poligon za preizkušanje, demonstracijo in ovrednotenje rešitev, ki bodo omogočile vključevanje večjega deleža razpršenih virov in njihovo fleksibilnost oziroma prožnost, pojasnjuje dr. Roser iz Elektro Celje. Pravi, da razpršeni viri ob tem ne predstavljajo več samo proizvodnih enot, kot so na primer fotonapetostne elektrarne, temveč jih kombiniramo tudi z uporabo hranilnikov električne energije. “Ker lahko na obratovanje in obnašanje tovrstnega sistema vplivamo z referencami, ki so v danem trenutku ustrezne, predstavljajo takšne kombinacije element, ki bistveno vpliva na obratovanje distribucijskega omrežja. Ob upoštevanju dejstva, da je takšnih enot veliko, se proporcionalno poviša tudi njihov vpliv.”

Vloga Elektra Celje je po sogovornikovih besedah podajanje ustreznih referenc s ciljem zagotavljanja ustreznih napetostnih razmer, maksimalne proizvodnje električne energije in nemotene dobave slednje ob sočasnem zmanjšanju izgub, ki nastajajo pri prenosu električne energije. 

X-Flex orodja bodo nudila storitve energetskim deležnikom

Orodja, ki bodo razvita tekom projekta, bodo nudila storitve vsem energetskim deležnikom. Poleg naprednega orodja za samodejno krmiljenje in nadzorovanje omrežja, GridFlex, bo razvito tudi integrirano orodje za upravljanje prožnosti, ServiceFlex, tekom projekta pa je načrtovana tudi tržna platforma, MarketFlex, ki bo spodbujala nove tržne mehanizme in omogočala različne načine upravljanja s kapacitetami v distribucijskem omrežju.

Z omenjenimi orodji bo odjemalcem omogočena možnost priključitve novih tehnologij, obenem pa se jim bodo odprle nove možnosti dodatnega zaslužka ali zmanjšanja operativnih stroškov, ki jih ob trenutnih rešitvah nimajo, pojasnjuje dr. Artač. »V sklopu projekta bomo razvili in demonstrirali orodja, ki bodo poskrbela za tehnično stran novih konceptov, obenem pa se bomo dotaknili tudi regulatornih oz. zakonskih okvirjev, ki se bodo morali spremeniti oz. prilagoditi, da bi tehnične rešitve zaživele tudi izven pilotnih lokacij.«

Načrtovana pa je tudi t.i. X-Flex platforma, pri kateri bo šlo za prilagodljivo in razširljivo integrirano platformo. Rešitve, omenjena orodja, bodo, kot že omenjeno, preizkušena v realnih pogojih na štirih pilotnih lokacijah v treh državah članica EU: Ravne na Koroškem (SI), Luče (SI), XHANTI (GR) in Albena (BG), ki se med seboj razlikujejo po potrebah ter družbeno-ekonomskih in tehnoloških omejitvah.

Z X-Flex orodji bo odjemalcem omogočena možnost priključitve novih tehnologij, obenem pa se jim bodo odprle nove možnosti dodatnega zaslužka.

Pilotna lokacija Luče

Na pilotni lokaciji Luče, kjer nastaja prva samozadostna energetska skupnost v Sloveniji, bo potekala nadgradnja projekta COMPILE s tržnim pristopom zagotavljanja prožnosti. Eden izmed ciljev je razviti že omenjeno platformo MarketFlex za lokalni trg, ki bi pri svojem delovanju upoštevala omejitve prenosnih zmogljivosti nizkonapetostnega omrežja. Kot pojasnjuje dr. Tomi Medved s Fakultete za elektrotehniko Univerze v Ljubljani, se bo omenjena platforma preizkušala v Lučah zato, ker se je v sklopu projekta COMPILE namestilo in povezalo dovolj tehnologij, ki bodo omogočile preizkušanje različnih funkcionalnosti omenjene platforme.

V Lučah se bo razvijal in preizkušal tudi sistem Semaforja v povezavi s SCADA sistemom, ki bo omogočil učinkovito sodelovanje operaterja distribucijskega omrežja in potencialnih agregatorjev oziroma ponudnikov prožnosti.

“Poenostavljeno povedano, bo sistem Semaforja vsak trenutek signaliziral stanje nizkonapetostnega distribucijskega omrežja. V primeru zelene signalizacije bo distribucijsko omrežje dopuščalo povišanje bodisi porabe bodisi proizvodnje električne energije. Oranžna signalizacija bo pomenila, da je potrebno ukrepati v smislu prilagajanja porabe ali proizvodnje. Rdeča signalizacija pa, da omrežje ne dopušča nobenega povišanja in praktično obratuje na mejni zmogljivosti,” pojasnjuje dr. Roser iz Elektro Celje.

“Razvili pa bomo tudi rešitev za upravljanje domače polnilne infrastrukture za električna vozila (V2G ali ’vehicle-to-grid’) na območju z omejitvami v omrežju in velikim deležem OVE, kar bo podprlo razmah polnjenja električnih vozil in vključitve razpršenih OVE, obenem pa bo rešitev zniževala preobremenjenost obstoječega električnega omrežja, dodaja dr. Artač.

Kot pojasnjuje, ločimo enosmerni in dvosmerni V2G. Enosmerni pomeni, da imamo zgolj možnost upravljanja oz. nadzora, kdaj in s kolikšno močjo lahko polnimo električna vozila, pri dvosmernem pa lahko izkoriščamo tudi shranjeno energijo iz električnega vozila in jo pošiljamo nazaj v omrežje. “V projektu X-FLEX se bomo osredotočili le na enosmerni V2G, ki ga bomo upravljali z novo razvitim sistemom ‘Semaforja' in produktom MarketFlex.”

V sklopu projekta X-Flex bo na nizkonapetostni del omrežja priključen tudi baterijski sistem zadostne zmogljivosti, da lahko del odjemalcev, ki se napajajo iz transformatorske postaje Luče-Urtelj, tudi avtonomno napaja v primeru izpada električne energije. “Takšno obratovanje je izredno specifično in zahtevno, zato se ga v Sloveniji trenutno še ne uporablja,” pojasnjuje dr. Roser. Ena izmed vlog celjske distribucije v projektu je torej, da preko izkušenj in strokovnega znanja tovrstno obratovanje izvede tudi v praksi. “Na ta način bo mogoče premostiti nekatere izpade električne energije, ki so na podeželskih vodih, predvsem zaradi njihove izpostavljenosti, relativno pogosti.”

Tekom trajanja projekta se bodo obenem razvijale tudi sistemske storitve za operaterja distribucijskega omrežja in metodologij za finančno vrednotenje sistemskih storitev za operaterja distribucijskega omrežja.

Z X-Flex bo mogoče premostiti nekatere izpade električne energije, ki so na podeželskih vodih, predvsem zaradi njihove izpostavljenosti, relativno pogosti.

Pilotna lokacija Ravne na Koroškem

Druga pilotna lokacija, kjer bodo preizkušena razvita orodja in tehnologije, so Ravne na Koroškem. Slovenski partnerji bodo tekom projekta razvili in preizkusili model, kako iz OVE pridobivati toploto (angl. RES Power2Heat). S kombinirano uporabo enot za soproizvodnjo toplote in električne energije z visokim izkoristkom (SPTE) in električnega kotla, ki bo nameščen v industrijskem kompleksu in bo deloma napajan iz OVE, pri čemer bo višek električne energije pretvorjen v toploto, lahko izboljšamo zanesljivost in učinkovitost daljinskega ogrevanja, pojasnjuje dr. Artač.

“Z električnim kotlom dobimo dodaten oziroma rezervni vir za proizvodnjo toplote, ki je napajan z energijo iz OVE in ga lahko optimiramo tako, da uporabljamo viške proizvedene energije iz OVE. Z optimizacijo obeh sistemov (SPTE in električnega kotla) izboljšamo učinkovitost in ekonomiko sistema in proizvodne toplote, zmanjšamo izpuste CO2 in trdih delcev, obenem pa pomagamo elektroenergetskemu sistemu in pripomoremo pri prehodu v brezogljično družbo,” dodaja sogovornik.

Tekom projekta pa bo prikazano tudi izboljšanje zanesljivosti oskrbe s pomočjo sodelovanja med sistemskimi operaterji (ZDS Ravne in DSO Elektro Celje) med izrednimi vremenskimi razmerami.

Aktivni odjemalci so ključni pri prehodu v nizkoogljično družbo

V okviru projekta pa bodo poleg tehnoloških, demonstrirane tudi ekonomske in socialne dobrobiti, ki lahko nastanejo le s sodelovanjem različnih deležnikov elektroenergetskega sistema že obstoječih energetskih povezav.

V projekt bodo vključeni operater prenosnega omrežja, operater mikroomrežij, ponudniki prožnosti  (agregatorji) in lokalne skupnosti. “S tem bomo omogočili vsem deležnikom, vključno s končnimi porabniki-proizvajalci, da ponudijo svojo prožnost na trgu in s tem ustvarjajo dobrobiti vsem deležnikom v vrednostni verigi pametnih omrežij,” pojasnjuje dr. Artač. Kot poudarja, bodo aktivni odjemalci oziroma porabniki v prihodnosti eden ključnih elementov za uspešno zeleno tranzicijo elektroenergetskega sistema, saj bodo lahko le oni reševali težave, ki nastajajo v distribucijskih omrežjih.

“Z decentralizacijo in vključitvijo razpršenih virov se namreč pojavljajo problemi lokalnih zamašitev, ki jih ni možno reševati s sistemskimi storitvami prenosnega omrežja. Zato bo vloga aktivnega odjemalca toliko bolj pomembna,” izpostavlja Artač. V projektu X-FLEX bo Petrol s pomočjo aktivnih odjemalcev, ki že sodelujejo v projektu COMPILE (pilotna lokacija v Lučah) in Elektrom Celje, demonstriral učinke, ki ga lahko dosežemo z aktivnim odjemom za zagotavljanje sistemskih storitev za distribucijskega operaterja.

“Če bomo želeli spremeniti energijsko potratnost in preiti v brezogljično družbo, bomo morali spremeniti vrednote in zmanjšati energijsko intenzivnost porabe v gospodarstvu in pri gospodinjskih uporabnikih,” izpostavlja dr. Roser. Kot poudarja, so danes odjemalci povečini pasivni. Zelo malo uporabnikov namreč menja dobavitelja, aktivnega upravljanja s porabo ni, ker je tudi strošek za električno energijo razmeroma sprejemljiv. Zaradi množične elektrifikacije in prehoda na OVE se lahko zgodi, da bomo brez prilagajanja priča višjim cenam električne energije ter slabši zanesljivosti napajanja, dodaja.

“Zato potrebujemo aktivne odjemalce, ki bodo s svojimi porabniki in proizvodnimi enotami postali del elektroenergetskega sistema in v boljšem povezovanju s svojim dobaviteljem, agregatorjem, operaterjem omrežja v luči prilagajanja in preko ustreznih spodbud pripomogli omiliti te velike spremembe.”

Če bomo želeli spremeniti energijsko potratnost in preiti v brezogljično družbo, bomo morali spremeniti vrednote in zmanjšati energijsko intenzivnost porabe.