Wydział Elektryczny Politechniki Białostockiej bierze udział w opracowaniu inwertera bateryjnego dla instalacji fotowoltaicznych z automatycznym algorytmem zarządzania energią domową (HEMS). Zespołem będzie kierował dr inż. Michał Harasimczuk. O pieniądze z Funduszy Europejskich dla Podlaskiego wnioskowała firma Wellsolar Sp. z o.o. To ponad 8,5 mln zł.
Innowacyjny inwerter bateryjny (falownik) dla instalacji fotowoltaicznych z automatycznym algorytmem zarządzania energią domową (HEMS) ma zapobiegać wyłączaniu się inwerterów w szczytach produkcji energii a jednocześnie umożliwić rozbudowę istniejącej instalacji fotowoltaicznej o magazyn energii bez wymiany posiadanego inwertera.
To główne cele projektu, nad którym będzie pracował zespół badaczy z Wydziału Elektrycznego Politechniki Białostockiej pod kierunkiem dr. inż. Michała Harasimczuka, adiunkta w Katedrze Elektrotechniki, Energoelektroniki i Elektroenergetyki Wydziału Elektrycznego.
– Nie istnieje na rynku takie rozwiązanie, a spodziewany jest jednak wzrost zainteresowania magazynowaniem energii na potrzeby własne, zwłaszcza po przejściu na nowy sposób rozliczania produkowanej i pobieranej energii – wyjaśnia pomysł innowacyjnego inwertera dr Harasimczuk. – Przy dokupieniu magazynu energii użytkownik nie będzie musiał zmieniać dotychczas używanego falownika, wystarczy że dokupi zaprojektowane przez nas urządzenie. Dzięki temu cała instalacja będzie mogła pracować znacznie częściej i być bardziej odporna na zwiększenia napięcia w sieci spowodowane działaniem innych pobliskich instalacji fotowoltaicznych.
Czym jest falownik?
Inwerter, czy inaczej falownik, to podstawowe urządzenie elektryczne każdej instalacji fotowoltaicznej. Zadaniem falownika jest zamiana prądu stałego na prąd przemienny. I właśnie to dzieje się w układach instalacji fotowoltaicznej – panele generują energię w postaci prądu stałego, inwertery zamieniają go na przemienny dostosowując do wymagań jakie stawia sieć elektroenergetyczna.
Warto też pamiętać, że wśród użytkowników fotowoltaiki są posiadacze inwerterów sieciowych, które mogą pracować tylko po podłączeniu do sieci elektroenergetycznej, wyspowych, które nie są w stanie przekazywać nadwyżek energii do publicznej sieci elektroenergetycznej oraz łączące cechy obydwu rozwiązań – inwertery hybrydowe.
– Chcemy opracować system bateryjny, który można zintegrować z dowolnym falownikiem fotowoltaicznym dostępnym na rynku przy dostępności pełnego zarządzania energią i możliwością pracy wyspowej, a integracja będzie odbywać się po stronie napięcia przemiennego bez konieczności nawiązywania komunikacji między urządzeniami – wyjaśnia dr Harasimczuk. – Nieistotne, jaki falownik został zastosowany w istniejącej instalacji fotowoltaicznej. Zasadniczą innowacją jest współpraca falownika bateryjnego na zasadzie „plug&play”.
Więcej: Dr inż. Michał Harasimczuk otrzymał stypendium Ministra Nauki dla wybitnych młodych naukowców
Co odróżnia projekt Politechniki Białostockiej od istniejących falowników?
Zaproponowane urządzenie umożliwi działanie całego systemu zarówno przy współpracy z siecią elektroenergetyczną, jak i przy pracy wyspowej współpracując jednocześnie z dowolnym trójfazowym falownikiem, ponieważ nie będzie wymagana wymiana danych w oparciu o protokoły komunikacyjne między urządzeniami.
– Przy nadprodukcji energii elektrycznej z paneli fotowoltaicznych napięcie w sieci wzrasta – przypomina dr Harasimczuk. – Jeżeli wzrośnie o więcej niż 10% napięcia znamionowego, to automatycznie falowniki są wyłączane. Natomiast nasze urządzenie będzie mogło wtedy pobierać energię z sieci elektroenergetycznej – magazynować i wpływać na to, że napięcie siłą rzecz będzie malało z korzyścią dla klienta a także dla innych użytkowników instalacji fotowoltaicznych.
W przypadku wystąpienia zbyt wysokiego napięcia w jednej fazie (zazwyczaj poziom napięć między fazami różni się ze względu m.in. na zróżnicowanie mocy odbiorów w poszczególnych fazach), moc tej fazy będzie obniżana, a w pozostałych podwyższana.
– Nawet najlepsze dostępne na rynku falowniki fotowoltaiczne wiodących zagranicznych marek nie pracują z powodu zbyt wysokiego napięcia fazowego – podkreśla dr Harasimczuk. – Zaproponowane urządzenie ma umożliwić zmianę mocy poszczególnych faz niwelując tym samym negatywny wpływ falownika na sieć elektroenergetyczną i umożliwiając oddawanie energii do sieci w momentach, w których inne, dostępne na rynku rozwiązania nawet wyposażone w magazyn energii są odłączane.
Dlaczego nowy falownik będzie unikalną konstrukcją?
Zaproponowany innowacyjny inwerter będzie łączył w sobie zatem kilka innowacyjnych zalet:
- zintegruje magazyn energii z dowolnym innym inwerterem pracującym w sieci prosumenta na zasadzie „plug & play”
- dostosuje ilość energii oddawanej do sieci elektroenergetycznej w zależności od warunków panującego w sieci, napięcia oraz chwilowej konsumpcji energii przez odbiorniki klienta w każdej fazie z osobna
- umożliwi pracę wyspową całej instalacji fotowoltaicznej przy współpracy z dowolnym istniejącym inwerterem typu „on-grid”, nawet takim, który sam w sobie nie ma wbudowanej funkcji pracy wyspowej
- umożliwi przejście w tryb pracy „off-grid” przy zbyt wysokim napięciu sieci, a nie tylko przy zaniku napięcia.
Sam projekt układu elektrycznego naukowcy z Politechniki Białostockiej będą tworzyć wspólnie z firmą Wellsolar Sp. z o.o., która pracuje nad nową, nietypową generacją falowników fotowoltaicznych przystosowanych do polskiej infrastruktury sieci. Testowana jest nowa linia produktów zaprojektowana w oparciu o najnowsze technologie i materiały.
– Skuteczność rozwiązań będziemy badać wykorzystując potencjał laboratoriów Politechniki Białostockiej – podkreśla dr Harasimczuk. Cały dofinansowany projekt przewidziany jest na trzy lata. Naukowiec chce również aktywizować do współpracy przy projektowaniu i testach prototypów studentów Wydziału Elektrycznego.
Finansowanie innowacji
Opracowanie innowacyjnego inwertera bateryjnego dla instalacji fotowoltaicznych z automatycznym algorytmem zarządzania energią domową (HEMS) otrzymało najwyższe dofinansowanie w ramach naboru FEPD.01.01-IZ.00-003/24 Fundusze Europejskie dla Podlaskiego, Działanie 1.1 Rozwój regionalnego potencjału B+R.
Dofinansowanie wyniesie 6 080 357,29 zł. Ogólna wartość projektu – 8 527 248,23 zł.
(jd)
Zobacz też