Tri tehnologije, jedan energetski sustav
Solarna elektrana, baterijski sustav za pohranu energije i EV punionice ne bi se trebali planirati kao tri odvojene investicije.
Solarna elektrana proizvodi energiju prvenstveno tijekom dana. Vozila se pune prema rasporedu dolazaka, odlazaka, ruta i smjena. BESS može pohraniti dio energije i koristiti je u drugom razdoblju, dok EMS koordinira proizvodnju, potrošnju, pohranu i raspoloživu priključnu snagu.
Vrijednost integriranog sustava ovisi o tome koliko su te komponente usklađene sa stvarnim radom lokacije.
Prije odabira snage elektrane, baterije ili punjača potrebno je odgovoriti na nekoliko poslovnih pitanja:
- Kada objekt troši najviše energije?
- Kada vozila dolaze na lokaciju i koliko dugo ostaju?
- Koliko energije vozila trebaju prije sljedećeg polaska?
- Kolika je raspoloživa priključna snaga?
- Koliko solarne energije lokacija može odmah potrošiti?
- Postoje li kratkotrajna vršna opterećenja?
- Treba li sustav podržati budući rast flote?
- Koja je primarna funkcija BESS-a?
- Treba li centralni monitoring ili aktivno upravljanje?
Cilj nije automatski ugraditi najveću moguću elektranu, bateriju i punjače. Cilj je definirati sustav koji osigurava potrebnu energiju za poslovanje i vozila uz racionalno korištenje mreže, vlastite proizvodnje i raspoložive infrastrukture.
Veća uporaba vlastite solarne energije
Punjenje vozila i BESS-a može se uskladiti s razdobljima solarne proizvodnje kako bi se veći dio energije iskoristio na samoj lokaciji.
Kontrola vršnih opterećenja
Pametno punjenje i baterijska pohrana mogu pomoći ograničiti ukupno opterećenje lokacije kada su pravilno dimenzionirani i upravljani.
Skalabilno EV punjenje
Sustav se može fazno razvijati prema rastu broja vozila, punjačkih mjesta, solarne proizvodnje i potrebne energije.
Jedinstveni nadzor i upravljanje
EMS i sustav upravljanja punionicama mogu povezati energetske podatke, punjače, bateriju, solar i druge potrošače u zajednički operativni pregled.
Kako energija teče kroz poslovnu lokaciju?
Na poslovnoj lokaciji solarna elektrana, objekt, BESS i EV punionice najčešće su povezani preko zajedničke elektroenergetske infrastrukture.
U pojedinom trenutku energija za punjenje vozila može dolaziti iz više izvora:
- iz trenutačne proizvodnje solarne elektrane
- iz baterijskog sustava
- iz elektroenergetske mreže
- iz kombinacije navedenih izvora
Kada solarna elektrana proizvodi više energije nego što je objekt trenutačno koristi, raspoloživi višak može se:
- usmjeriti prema EV punionicama
- pohraniti u BESS
- koristiti za druge potrošače
- predati u elektroenergetsku mrežu prema odobrenom priključnom i ugovornom modelu
Kada proizvodnja nije dovoljna, objekt i punionice mogu koristiti energiju iz mreže i, prema definiranoj strategiji, iz baterije.
EMS može određivati prioritete, primjerice:
- pokriti trenutačnu potrošnju objekta
- osigurati potrebnu energiju vozilima s najranijim polaskom
- puniti BESS raspoloživim viškom
- ograničiti ukupno preuzimanje energije iz mreže
- prazniti bateriju kada potrošnja prelazi definirani prag
TSG svoja integrirana energetska rješenja temelji upravo na povezivanju solarne proizvodnje, pohrane, EV punjenja i sustava upravljanja energijom.
„Solarno punjenje” ne znači uvijek da vozilo koristi samo energiju iz solarnih panela
U zajedničkoj elektroinstalaciji energija iz solarne elektrane, BESS-a i mreže može se istodobno raspoređivati prema objektu i punionicama.
Za pouzdano utvrđivanje koliko je solarne energije iskorišteno za punjenje vozila potrebno je imati:
- odgovarajuća mjerna mjesta
- usklađene vremenske intervale podataka
- podatke o solarnoj proizvodnji
- podatke o potrošnji objekta
- podatke o sesijama punjenja
- podatke o punjenju i pražnjenju BESS-a
- jasno definiranu metodologiju izračuna
Marketinšku tvrdnju da se vozila pune „isključivo solarnom energijom” treba koristiti samo kada arhitektura, mjerenje i stvarni podaci tu tvrdnju mogu dokazati.
Koji su podaci potrebni prije dimenzioniranja?
Potrošnja poslovnog objekta Potrebni su godišnji računi, mjesečna potrošnja i, kada je dostupno, 15-minutni ili drugi intervalni profil potrošnje.
Posebno se analiziraju:
- dnevna i noćna potrošnja
- radni i neradni dani
- sezonske razlike
- vršna snaga
- kritični potrošači
- planirano povećanje potrošnje
Solarna proizvodnja i lokacija
Analiziraju se:
- raspoloživa površina krova, parkirališta ili zemljišta
- orijentacija i zasjenjenje
- stanje i nosivost krova
- moguća instalirana snaga
- očekivani dnevni i sezonski profil proizvodnje
- postojeći priključak i mogućnost predaje viška
Vozila i režim punjenja
Za poslovnu flotu potrebno je znati:
- broj i vrste vozila
- kapacitet baterija
- prosječnu dnevnu kilometražu
- potrošnju po kilometru
- vrijeme dolaska i odlaska
- minimalnu potrebnu razinu napunjenosti
- broj vozila koja se pune istodobno
- očekivani rast flote
Priključak i elektroenergetska infrastruktura
Potrebno je provjeriti:
- ugovorenu i priključnu snagu
- postojeću trafostanicu
- glavni razvod i zaštitu
- raspoloživi prostor
- kabelske trase
- trenutačna vršna opterećenja
- uvjete priključenja proizvodnje i skladišta
- mogućnost budućeg povećanja kapaciteta
Poslovni i upravljački cilj
BESS i EMS ne mogu se optimalno definirati bez jasnog prioriteta.
Primarni cilj može biti:
- povećanje vlastite solarne potrošnje
- smanjenje vršnih opterećenja
- podrška EV punjenju
- upravljanje ograničenim priključkom
- pomicanje potrošnje između razdoblja
- energetska fleksibilnost
- pričuvno napajanje
- tržišni model, kada su ispunjeni potrebni uvjeti
Tri česta modela integracije
1. Solarna elektrana i pametno EV punjenje
Ovaj model može biti dovoljan kada se vozila većim dijelom pune tijekom razdoblja solarne proizvodnje.
Sustav upravljanja punionicama ili EMS prilagođava snagu punjenja raspoloživoj energiji i opterećenju objekta.
Najčešće odgovara:
- punjenju zaposlenika tijekom radnog vremena
- vozilima koja su parkirana tijekom dana
- lokacijama s dobrom podudarnošću proizvodnje i potrošnje
- projektima u kojima BESS trenutačno nema dovoljno snažan poslovni slučaj
2. Solarna elektrana, BESS i EV punionice
BESS dodaje vremensku fleksibilnost.
Dio solarne energije može se pohraniti i koristiti kada:
- solarna proizvodnja opadne
- vozila stignu kasnije tijekom dana
- više punjača radi istodobno
- objekt dosegne definirani vršni prag
- priključna snaga ograničava rad punionica
Ovaj model često je relevantan za logistiku, flote, hotele, trgovačke lokacije i druge objekte s različitim rasporedom proizvodnje i punjenja.
3. Integrirani energetski sustav s EMS-om
Kod složenijih lokacija EMS koordinira:
- poslovni objekt
- solarnu elektranu
- BESS
- EV punionice
- HVAC i druge velike potrošače
- trafostanicu i raspoloživu snagu
- više korisničkih i operativnih prioriteta
Ovaj je model prikladan za veće industrijske lokacije, flotne depoe, mobility hubove i portfelje više objekata.
kWp, kW i kWh opisuju različite dijelove sustava
kWp opisuje nazivnu snagu fotonaponske elektrane u standardnim uvjetima.
kW ili MW opisuju trenutačnu snagu punjača, BESS-a, priključka ili drugih potrošača.
kWh ili MWh opisuju količinu energije koju baterija može pohraniti ili koju vozilo i objekt potroše tijekom određenog razdoblja.
Primjer logike:
- punjač snage 150 kW opisuje najveću trenutačnu snagu punjenja
- BESS snage 250 kW opisuje koliko brzo može predavati ili preuzimati energiju
- BESS kapaciteta 500 kWh opisuje količinu energije koju može pohraniti
- trajanje pražnjenja ovisi o odnosu snage i raspoloživog kapaciteta
Kod stvarnog dimenzioniranja potrebno je uključiti:
- gubitke pretvorbe
- dopušteni raspon napunjenosti
- pričuvnu rezervu
- degradaciju baterije
- temperaturu
- jamstvene uvjete
- raspoloživost sustava
Zbroj nazivnih snaga svih EV punjača također ne mora biti jednak potrebnoj priključnoj snazi ako se koristi kvalitetno upravljanje opterećenjem i realna istodobnost punjenja.
EMS i sustav upravljanja punionicama imaju različite uloge
EMS upravlja energetskim tokovima cijele poslovne lokacije.
Može pratiti i koordinirati:
- preuzimanje energije iz mreže
- solarnu proizvodnju
- punjenje i pražnjenje BESS-a
- potrošnju objekta
- raspoloživu priključnu snagu
- EV punionice
- druge velike potrošače
CSMS ili backend za EV punionice prvenstveno upravlja:
- statusom punjača
- korisnicima i pravima pristupa
- sesijama punjenja
- autorizacijom
- tarifama i naplatom
- udaljenim naredbama
- izvještavanjem o punjenju
U integriranom sustavu EMS može CSMS-u dostavljati podatak o raspoloživoj ukupnoj snazi, dok CSMS tu snagu raspoređuje između punjača i korisnika prema definiranim pravilima.
Sama oznaka da punjač podržava OCPP ne jamči potpunu kompatibilnost s konkretnim EMS-om. Potrebno je provjeriti verziju protokola, podržane funkcionalnosti, firmware, CSMS i stvarnu integracijsku arhitekturu. Aktualni OCPP 2.1 uključuje dodatne mogućnosti povezane s DER upravljanjem i dvosmjernim punjenjem, ali dostupnost ovisi o konkretnoj implementaciji uređaja i sustava. Open Charge Alliance
Kada BESS može imati dobar poslovni smisao?
BESS treba detaljnije analizirati kada postoji:
- višak solarne proizvodnje koji se ne koristi na lokaciji
- značajna razlika između vremena solarne proizvodnje i punjenja vozila
- kratkotrajno visoko vršno opterećenje
- ograničena priključna snaga
- veći broj DC punjača
- brz rast električne flote
- potreba za pomicanjem potrošnje
- jasan model energetske fleksibilnosti
- potreba za posebno projektiranim pričuvnim napajanjem
Vrijednost treba izračunati prema stvarnim podacima i primarnoj funkciji baterije.
Kada BESS možda nije prvi prioritet?
BESS možda nije prva faza projekta kada:
- vozila mogu pretežno puniti tijekom solarne proizvodnje
- pametno punjenje samo može riješiti većinu ograničenja
- lokacija nema značajna vršna opterećenja
- raspoloživa priključna snaga je dovoljna
- nema kvalitetnih intervalnih podataka
- primarni poslovni cilj nije jasno definiran
- prostor ili sigurnosni uvjeti nisu prikladni
- trošak priključenja i integracije nije uključen u poslovni slučaj
U tom slučaju projekt se može pripremiti za kasniju ugradnju BESS-a, uz predviđen prostor, razvod, mjerenje, komunikaciju i EMS arhitekturu.
Gdje integrirano rješenje ima najveću vrijednost?
Logistički centri i flotni depoi
Solarna proizvodnja, BESS i punjači mogu se uskladiti s rutama, smjenama i vremenom zadržavanja dostavnih i gospodarskih vozila.
Industrija i proizvodnja
Energetski sustav može istodobno podržavati proizvodnu opremu, solarnu elektranu, vozni park i upravljanje vršnim opterećenjima.
Poslovne zgrade i radna mjesta
Vozila zaposlenika često su parkirana tijekom razdoblja solarne proizvodnje, što može povećati mogućnost izravnog korištenja lokalno proizvedene energije.
Trgovački centri, hoteli i turistički objekti
Lokacija može povezati potrošnju objekta, solarne nadstrešnice, punjenje gostiju i javnih korisnika te komercijalni model naplate.
Javni punjački hubovi
Veći broj DC punjača može zahtijevati trafostanicu, BESS, upravljanje snagom, naplatu i centralni nadzor.
Portfelji više lokacija
Centralni EMS i standardizirani podaci omogućuju usporedbu potrošnje, proizvodnje, punjenja i učinka ulaganja između različitih lokacija.
Najčešće pogreške pri planiranju
Može li se električno vozilo puniti izravno iz solarne elektrane?
Može koristiti energiju koja se u tom trenutku proizvodi na lokaciji, ali stvarni izvor energije ovisi o proizvodnji, potrošnji objekta, bateriji, mreži i načinu upravljanja sustavom.
Je li BESS potreban za svaku lokaciju sa solarom i EV punionicama?
Nije. Kada se punjenje dobro podudara sa solarnom proizvodnjom i priključak je dovoljan, pametno upravljanje punjenjem može biti dovoljno. BESS se procjenjuje prema konkretnom energetskom i poslovnom problemu.
Može li BESS zamijeniti povećanje priključne snage?
U nekim projektima može smanjiti vršna opterećenja ili odgoditi dio ulaganja, ali ne može se unaprijed pretpostaviti da potpuno zamjenjuje povećanje priključka ili trafostanicu.
Kako se određuje veličina BESS-a?
Analiziraju se potrebna snaga, trajanje pražnjenja, profil potrošnje, solarna proizvodnja, broj ciklusa, stanje napunjenosti, gubici, degradacija i primarna funkcija baterije.
Je li za poslovnu flotu bolji AC ili DC punjač?
Ovisi o dnevnoj kilometraži, vremenu zadržavanja, rasporedu vozila i potrebnoj energiji prije polaska. Flota često koristi kombinaciju AC i DC punjenja.
Koja je uloga EMS-a?
EMS prati i upravlja energetskim tokovima lokacije te može koordinirati mrežu, solar, BESS, objekt, EV punionice i druge velike potrošače.
Može li EMS upravljati punjačima različitih proizvođača?
Može kada punjači, CSMS i EMS imaju odgovarajuće protokole, sučelja i podržane funkcije. Kompatibilnost se provjerava za svaku konkretnu kombinaciju.
Mogu li se postojeća solarna elektrana i punjači naknadno povezati s BESS-om?
U mnogim slučajevima mogu, ali potrebno je provjeriti razvod, priključak, prostor, zaštitu, komunikaciju, postojeće ugovore i kompatibilnost opreme.
Što se događa s viškom solarne energije?
Može se koristiti za druge potrošače, punjenje vozila, punjenje BESS-a ili predati u mrežu prema tehničkim i ugovornim uvjetima konkretnog projekta.
Osigurava li BESS napajanje tijekom nestanka mreže?
Osigurava li BESS napajanje tijekom nestanka mreže?
Koji su podaci potrebni za prvu procjenu?
Najvažniji su računi i intervalni profil potrošnje, priključna snaga, solarna proizvodnja, podaci o vozilima, broj i snaga punjača, postojeća trafostanica i očekivani rast potrošnje.
