The article presents the concept of the Power to Gas process, enabling the transformation of surplus electricity into gas energy. Technical solutions of the process, directions of gas pro duct application and state of technology implementation were discussed.
PL
W artykule przedstawiono koncepcję procesu Power to Gas, umożliwiającego przekształcenie nadwyżek energii elektrycznej w energię gazu. Omówiono rozwiązania techniczne procesu, kierunki zagospodarowania produktów gazowych oraz stan w zakresie wdrożenia technologii.
W artykule zaprezentowane zostały rozwiązania techniczne związane z wpływem wdrożenia systemu zarządzania energią (SEMS) na poprawę bezpieczeństwa energetycznego obiektów i optymalizację kosztów zakupu energii elektrycznej. Pokazano przykładowe możliwości zastosowania systemu na poziomie komercyjnym i przemysłowym, a także z uwzględnieniem miejskiej trakcji elektrycznej i nowoczesnych obiektów kubaturowych. Przedstawiono wybrane scenariusze pracy systemu oraz główne jego elementy. Określono wymagania dotyczące aplikacji zarządczych i oprogramowania regulującego przepływ energii elektrycznej. Zarządzanie energią w obiektach wymaga zastosowania odpowiedniej infrastruktury towarzyszącej. Potencjał energii w obiektach wyposażonych w specjalnie zaprojektowane magazyny energii umożliwia efektywne wykorzystanie jej alternatywnych źródeł do zaspokajania zapotrzebowania na ciepło, chłód i energię elektryczną. Przez efektywność energetyczną obiektu należy rozumieć stopień przygotowania obiektu do zapewnienia komfortu jego użytkowania zgodnie z przeznaczeniem przy jednoczesnym możliwie najniższym zużyciu energii przez ten obiekt.
EN
The article presents technical solutions related to the impact of the implementation of an energy management system (SEMS) on improving the energy security of facilities and optimizing the costs of purchasing electricity. Exemplary possibilities of using the system at the commercial and industrial level were shown, as well as taking into account municipal electric traction and modern cubature facilities. Selected operating scenarios of the system and its main elements are presented. The requirements for management applications and software regulating the flow of electricity were specified. Energy management in facilities requires the use of appropriate accompanying infrastructure. The energy potential in facilities equipped with specially designed energy storage facilities enables the effective use of alternative sources to meet the demand for heat, cooling and electricity. The energy efficiency of a facility should be understood as the degree of preparation of the facility to ensure the comfort of its use intended use while ensuring the lowest possible energy consumption of the facility.
3
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
The accelerated growth of the energy economy is still highly dependent on finite fossil fuel reserves. Modern power systems could not exist without the many forms of electricity storage that can be integrated at different levels of the power chain. This work contains a review of the most important applications in which storage provides electricity-market opportunities along with other benefits such as arbitrage, balancing and reserve power sources, voltage and frequency control, investment deferral, cost management and load shaping and levelling. Using a 5 function normalization technique a comparative assessment of 19 electrical energy storage (EES) technologies, based on their technical and operational characteristics, is carried out and the technology-application pairs identified across the power chain are presented. In terms of safety and simplicity, Pbacid and Li-ion systems are viable options for small-scale residential applications, while advanced Pbacid and molten-salt batteries are suited to medium-to-large scale applications including commercial and industrial consumers. In addition to their expected use in the transportation sector in the coming years, regenerative fuel cells and flow batteries have intriguing potential to offer in stationary applications once they are mature for commercialization. For large-scale/energy-management applications, pumped hydro is the most reliable energy storage option (over compressed-air alternatives) whereas flywheels, supercapacitors and superconducting magnetic energy storage (SMES) are still focused on power-based applications. As different parts in the power system involve different stakeholders and services, each technology with its own benefits and weaknesses requires research and development in order to emerge over others and contribute to more effective energy production in the future.
The article aims to present the results of analysis and evaluation of using energy clusters as a bulk electricity storage. There were developed an analytical model of a sample microgrid (on-grid) and analysed using a software dedicated for optimizing such microgrids. The model of microgrid consist on electricity commercial and residential loads, photovoltaic and wind installations and batteries.
PL
Celem artykułu jest przedstawienie wyników analizy i oceny wykorzystania klastrów energetycznych jako magazynu energii elektrycznej. Wykorzystując oprogramowanie do optymalizacji mikrosieci opracowano i poddano analizie przykładowy model mikrosieci współpracującej z siecią elektroenergetyczną. W modelu wykorzystano profile zużycia energii odbiorców przemysłowych i indywidualnych, instalacji fotowoltaicznych i wiatrowych oraz akumulatorów energii elektrycznej.
Układy technologiczne wykorzystujące odnawialne źródła energii do produkcji energii elektrycznej zwiększają swój udział w krajowym bilansie energetycznym. Produkcja energii elektrycznej w elektrowniach wiatrowych, fotowoltaicznych oraz wodnych cechuje duża zmienność, mająca najczęściej charakter stochastyczny. To sprawia, że bieżące bilansowanie popytu z podażą energii elektrycznej jest utrudnione. Do zrównoważenia popytu i podaży energii konieczne zatem jest jej magazynowanie. W artykule przedstawiono techniczno-ekonomiczną analizę porównawczą magazynowania energii elektrycznej w skroplonym powietrzu i w elektrowni pompowej. Do przechowywania energii na dużą skalę może być wykorzystywany wodór. Jest to czysty i bezpieczny nośnik energii.
EN
The use of dispersed sources of renewable energy, has a growing share in the national energy balance. Production of electricity from wind power, solar or water depends on climatic conditions. Changes in this production are most often stochastic and hinder current balancing demand and supply of electricity. For this reason, that the number of renewable sources of energy constantly growing, there is the problem of their integration with the power system. For the current balance of supply and demand it becomes necessary to store electricity in distributed storage systems. In the case of such storages there are no restrictions as to the location, and the storage efficiency reaches the (60÷70)%. The paper will be presented technical-economic comparative analysis of pumping plant and storage of energy in a liquefied air (Liqued Air Energy Storage - LAES).
6
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
Rozwój odnawialnych źródeł energii (OZE) wynikający z dążenia do spełnienia celów klimatycznych, powoduje zwiększanie się udziału znacznie zmiennej generacji. Przekłada się to bezpośrednio na pracę jednostek centralnie dysponowanych (JWCD) poprzez wymuszenie większej zmienność ich obciążenia. Ograniczona elastyczność JWCD, stanowi istotne zagrożenie wystąpienia niezbilansowania systemu elektroenergetycznego (SEE) w postaci nadpodaży generacji lub jej niedoboru. Celem przeprowadzonych badań była analiza pozwalająca na identyfikację niezbilansowania SEE spowodowanego generacją OZE oraz wypracowanie metodyki doboru mocy i pojemności systemu magazynowania energii elektrycznej (SMEE), umożliwiającego zachowanie bilansu mocy.
EN
The development of renewable energy sources (RES), resulting from the pursuit of meeting climate goals, increases the share of generation with a significantly variable load profile. This has a direct impact on work of centrally dispatched units (CDGUs) by forcing a greater variability of their load. Limited flexibility of CDGUs constitutes a significant threat of imbalance of the power system (PS) in the form of oversupply or shortage. The aim of the research was to conduct an analysis allowing to identify PS imbalance caused by RES generation and to develop a methodology for application of the power and capacity of the electricity storage system, ensuring the power balance.
Nowe budynki, zgodne z aktualnymi przepisami w zakresie efektywności energetycznej, są predysponowane do osiągania stosunkowo wysokiego stopnia samowystarczalności energetycznej. W UE przygotowywane są regulacje zmierzające do tego, by budynki zużywały jak najwięcej energii odnawialnej wyprodukowanej na miejscu. Umożliwi to osiąganie bardzo niskich kosztów eksploatacyjnych i realizację polityki suwerenności oraz samowystarczalności energetycznej państw, a także wpisuje się w globalne cele zrównoważonego rozwoju.
Technologie ogniw litowych są obecnie najdynamiczniej rozwijającym się obszarem związanym z magazynowaniem i przetwarzaniem energii elektrycznej dla potrzeb urządzeń mobilnych, transportu, bezpieczeństwa energetycznego instalacji produkcyjnych, energetyki odnawialnej i w niedalekiej przyszłości inteligentnych sieci energetycznych (smart grids).
9
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
W artykule omówiono wyniki rejestracji profili zapotrzebowania i generacji w budynku mieszkalnym wyposażonym w instancję fotowoltaiczną. Wskazano na rozbieżność tych profili, skutkującą znaczącą wymianą energii elektrycznej z siecią rozdzielczą. Opracowano model symulacyjny rozpatrywanego obiektu, w którym przeanalizowano wpływ sterowania wybranymi odbiornikami na bilans energii analizowanego odbiorcy (prosumenta). Celem rozszerzenia możliwości kształtowania bilansu energii założono wyposażenie układu w akumulatorowy zasobnik energii elektrycznej, działający zgodnie z założonym algorytmem sterowania. Przeprowadzono również analizę opłacalności zakupu różnych typów zasobników energii
EN
The paper discusses the results of recording demand and generation profiles in a residential building equipped with a photovoltaic source. The divergence of these profiles was pointed out. This divergence results in a significant exchange of electricity with the distribution network. A simulation model of the considered object was developed, in which the influence of control of selected receivers on the energy balance of the examined prosumer was analyzed. To extend the possibilities of forming the energy balance, it was assumed that the system will be equipped with battery storage of electric energy with an appropriate control algorithm. An analysis of the profitability of purchase of different types of energy storage devices was also carried out.
Zmiany w polskim prawie dotyczące rozliczeń pomiędzy mikro wytwórcami energii elektrycznej a operatorami systemu elektroenergetycznego stawiają w nowym świetle sens inwestowania w odnawialne źródła i skłaniają do stosowania własnych magazynów energii. W artykule omówiono alternatywne rozwiązania techniczne umożliwiające gromadzenie energii w kontekście opłacalności inwestycji w odnawialne źródła energii, a w szczególności w systemy fotowoltaiczne. Omówiono również kwestie ochrony przed wyładowaniami piorunowymi i przepięciami magazynów energii elektrycznej.
EN
Changes in Polish law concerning settlements between micro electricity producers and electricity system operators put a new light on the sense of investing in renewable sources and encourage the use of own energy storage. The article discusses alternative technical solutions enabling energy collection in the context of profitability of investments in renewable energy sources, in particular in photovoltaic systems. The issues of protection against lightning discharges and overvoltages in electricity storage were also discussed.
11
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
W artkule przedstawiono problem jakim jest wpływ asymetrii prądów fazowych oraz kierunek przepływu energii na prąd jałowy transformatora w konfiguracji uzwojeń gwiazda trójkąt. Zaproponowany sposób rozwiązania problemu oparty jest na równoległym podłączeniu do sieci nN przekształtnika AC/DC z magazynem energii, który posiada możliwość niezależnego sterowania mocą czynną i bierną w każdej z faz. Przeprowadzane badania wykazały słuszność zaproponowanego rozwiązania.
EN
The paper presents the problem of the influence of phase current asymmetry and the direction of energy flow on the idle current of a transformer in star-delta winding configuration. The proposed method of solving the problem is based on the parallel connection to the LV network of an AC/DC converter with energy storage, which has the ability to independently control the active and reactive power in each phase. The conducted tests showed the validity of the proposed solution.
The second decade of the 21st century is a period of intense development of various types of energy storage other than pumped-storage hydroelectricity. Battery and thermal storage systems are particularly rapidly developing ones. The observed phenomenon is a result of a key megatrend, i.e. the development of intermittent renewable energy sources (IRES) (wind power, photovoltaics). The development of RES, mainly in the form of distributed generation, combined with the dynamic development of electric mobility, results in the need to stabilize the grid frequency and voltage and calls for new solutions in order to ensure the security of energy supplies. High maturity, appropriate technical parameters, and increasingly better economic parameters of lithium battery technology (including lithium-ion batteries) result in a rapid increase of the installed capacity of this type of energy storage. The abovementioned phenomena helped to raise the question about the prospects for the development of electricity storage in the world and in Poland in the 2030 horizon. The estimated worldwide battery energy storage capacity in 2030 is ca. 51.1 GW, while in the case of Poland it is approximately 410.6 MW.
PL
Druga dekada XXI wieku to okres intensywnego rozwoju magazynowania energii elektrycznej w formach innych niż elektrownie szczytowo-pompowe. Szczególnie szybko rozwijającym się segmentem magazynowania są technologie bateryjne oraz cieplne. Obserwowane zjawisko jest pochodną kluczowego megatrendu, tj. rozwoju odnawialnych źródeł energii (OZE) o nieciągłym charakterze pracy (wiatr, fotowoltaika). Rozwój OZE, przebiegający głównie w modelu rozproszonym, w połączeniu z dynamicznym rozwojem elektromobilności, skutkuje potrzebą stabilizacji parametrów sieci elektroenergetycznej (napięcie, częstotliwość) oraz wymusza podejmowanie nowych rozwiązań w celu zapewnienia bezpieczeństwa dostaw energii. Technologią znajdującą się w odpowiednim stadium dojrzałości, o odpowiednich parametrach technicznych oraz coraz lepszych parametrach ekonomicznych, są baterie litowe (w tym litowo-jonowe), co skutkuje szybkim wzrostem mocy zainstalowanej tego typu magazynów. Przytoczone powyżej zjawiska pozwoliły postawić pytanie o perspektywy rozwoju magazynowania energii elektrycznej na świecie i w Polsce w horyzoncie roku 2030. Oszacowana w niniejszym artykule globalna moc magazynów bateryjnych na świecie w roku 2030 to około 51,1 GW, podczas gdy analogiczna wartość dla Polski wynosi około 410,6 MW.
Pokazano, że elektrownie wiatrowe wspomagane wytworzonym przez nie wodorem jako sposobem na magazynowanie energii okazują się dużo droższe w relacji do źródeł gazowych. Jeśli istniejące ceny uprawnień do emisji CO2 są faktycznie dobrym wskaźnikiem kosztów zewnętrznych spalania paliw organicznych, to przy obecnych relacjach cen wykorzystanie dziś wodoru jako sposobu na magazynowanie energii nie ma ani ekonomicznego ani ekologicznego uzasadnienia.
EN
It has been shown that wind farms supported by hydrogen produced by them as a means of storing energy turn out to be much more expensive compared to gas energy sources. If the existing prices of CO 2 emission allowances are actually a good indicator of the external costs of the combustion of organic fuels, then with the current price ratios, using hydrogen to store energy has neither economic nor ecological justification.
This paper discusses the operation of a low voltage prosumer system consisting of receivers and power sources. The system represents a hypothetical customer with variable energy input and output. The main technical issues related to the operation of such a system are presented. The application of an electric energy storage in the system for the purpose of managing the active power and providing the ancillary services relevant for the system's owner is discussed. The basic criterion of the system's performance is maximizing the use of the energy generated by the prosumer and maintaining the power factor at a desired level. The storage efficiency was tested using a simulation model developed in the PSCAD / EMTDC program. Sample simulation results are presented.
PL
Artykuł dotyczy analizy pracy instalacji prosumenckiej niskiego napięcia składającej się z odbiorników oraz źródeł energii elektrycznej. Badana instalacja odwzorowuje hipotetycznego odbiorcę ze zmiennym obciążeniem oraz zmienną produkcją energii. Przedstawiono główne problemy techniczne związane z pracą takiej instalacji. Rozważono zastosowanie w instalacji zasobnika energii elektrycznej, którego celem jest zarządzanie mocą czynną oraz realizacja usług pomocniczych istotnych z punktu widzenia właściciela instalacji. Podstawowym kryterium pracy układu jest maksymalizacja wykorzystania energii produkowanej przez prosumenta oraz utrzymanie współczynnika mocy na żądanym poziomie. Skuteczność pracy zasobnika zbadano za pomocą modelu symulacyjnego opracowanego w programie PSCAD/EMTDC. Zaprezentowano przykładowe wyniki symulacji
W artykule zaprezentowano możliwości uzyskania dodatkowych korzyści finansowych wynikających z zastosowania magazynów energii. Informacje te poparte zostały przykładem obliczeniowym bazującym na rzeczywistym obiekcie. Podsumowanie artykułu stanowi prosta analiza ekonomiczna opłacalności zastosowania magazynów oraz wprowadzenie do idei magazynów drugiego życia.
EN
This article provides a brief overview of the energy storage solutions currently available on the market, focusing mostly on battery storage. The article describes the available technologies, their purpose and use in the world and in Poland. Later, the authors present the possibilities of obtaining additional financial benefits resulting from the use of the battery storage unit. These methods are supported by a case study based on a real object. The conclusion part is a simple economic analysis of the profitability of the use of battery storage solutions and a brief description of the second life battery storage alternative.
Proponowane zmiany w systemie rozliczenia prosumentów energii elektrycznej sprawią, że opłacalność inwestycji w przydomowe instalacje fotowoltaiczne zmaleje. Potencjalnym rozwiązaniem tego problemu może być zintegrowanie instalacji fotowoltaicznych z bateryjnymi magazynami energii, które w ostatnim czasie zyskują na popularności, głównie ze względu na ich rolę w rozwoju elektromobilności i wspieraniu rozwoju OZE. Dotychczas ich wysokie ceny sprawiały, że rozwiązanie to było brane pod uwagę tylko w kontekście zasilania awaryjnego, możliwości pracy off-grid lub przez pasjonatów nowych technologii. W artykule przeanalizowano wpływ wielkości instalacji fotowoltaicznej i magazynu energii na bilans finansowy przykładowego domu rodzinnego we wschodniej Polsce, którego roczne zużycie energii elektrycznej wynosi 3500 kWh. Posłużono się rzeczywistymi godzinowymi profilami zużycia energii oraz symulacjami produkcji energii z fotowoltaiki z wykorzystaniem danych meteorologicznych. W proponowanym systemie rozliczeń prosty czas zwrotu z instalacji wynosi ok. 11 lat i nie zmienia się znacząco wraz ze zmianą mocy instalacji. Przy obecnych cenach rynkowych magazynów energii doposażenie systemu w magazyn powoduje wydłużenie czasu zwrotu instalacji. Oznacza to, że bez znacznych dofinansowań inwestycja w tego typu układy nie będzie opłacalna.
EN
The proposed changes in the electricity prosumers’ tariff system will reduce the profitability of investments in the residential photovoltaic installations. A potential solution to this problem may be the integration of photovoltaic installations with battery energy storage systems, which has recently been gaining popularity, mainly due to their role in the development of electromobility and supporting the development of renewable energy sources. So far, their high prices put this solution only in the context of emergency power supply, the possibility of off-grid operation, or for enthusiasts of new technologies. This article analyzes the impact of the size of the photovoltaic installation and battery energy storage on the financial balance for the case of a family house in eastern Poland, whose annual electricity consumption is 3500 kWh. Actual hourly energy consumption profiles and simulations of energy production from photovoltaics (based on the meteorological data for that region) were used. In the proposed billing system, the simple payback time from the installation is about 11 years and does not change significantly with the change of the installation capacity. At the current market prices of energy storages, retrofitting the system with a battery extends the payback time of the installation. This means that without significant funding, the investment in such systems will not be profitable.
W artykule dokonano przeglądu dostępnych magazynów energii elektrycznej, z naciskiem na magazyny bateryjne. Opisano w nim oferowane technologie, ich przeznaczenie oraz wykorzystanie na świecie oraz w Polsce.
EN
This article provides a brief overview of the energy storage solutions currently available on the market, focusing mostly on battery storage. The article describes the available technologies, their purpose and use in the world and in Poland.
JavaScript jest wyłączony w Twojej przeglądarce internetowej. Włącz go, a następnie odśwież stronę, aby móc w pełni z niej korzystać.