50 ELEKTRO 12/2012 inovace, technologie, projekty Akumulovaná elektrická energie vyrovnává kolísající solární proud Společnost Siemens vyvinula zařízení pro operativní uskladňování elektrické energie, které umožňuje taková krátkodobá kolísání výkonu dodávaného do sítě z obnovitelných zdrojů energie bezpečně překlenout a vyrov-nat přímo v kritických bodech rozvodné sítě. Modulárně navržené zařízení s názvem Sies-torage (Siemens Energy Storage) je založeno na použití osvědčené výkonové elektroniky a měničů Siplink, řídicích jednotek Simatic S7 a standardních lithium-iontových baterií. Baterie se standardně nabíjejí v době, kdy je v síti dostatečný výkon, přičemž akumulova-nou energii lze kdykoliv během několika mi-lisekund využít k vyrovnání výkonu přímo v síti, aniž by bylo nutné zasahovat do řízení elektráren, což je vždy spojeno se zhoršením účinnosti a většími náklady.Koncepci zařízení Siestorage navrhli zku-šení odborníci společnosti Siemens a zajistili jeho komplexní vývoj, včetně modulu obou-stranného měniče proudu a systému regula-ce a řízení, které umožňují zařízení efektivně připojit do rozvodné sítě na úrovni nízkého a středního napětí. Při vývoji úzce spolupra-covali s největším světovým výrobcem lithi-um-iontových akumulátorů. Systém Siesto-rage je důsledně modulární, což umožňuje přizpůsobit jeho výkon a kapacitu aktuálním požadavkům provozovatele. Všechny kompo-nenty (baterie, regulační a monitorovací ob-vody, měniče, řídicí a výkonová elektronika aj.) jsou řešeny jako výměnné zásuvné mo-duly do speciálních skříní, podobných roz-váděčovým (obr. 1). Z několika typů skříní jsou nejdůležitější dvě: akumulační (baterio-vá) a řídicí. Akumulační skříň pro uskladňo-vání elektrické energie obsahuje až šestnáct bateriových modulů Li-Ion, každý s napětím max. 60 V DC, kapacitou 1 až 1,5 kW · h a vý-konem 2 až 6 kW, a příslušnou výkonovou elektroniku. V řídicí skříni jsou umístěny zá-suvné moduly pro regulaci, řízení a monito-rování, které celý systém ukládání elektrické energie ovládají. K jedné řídicí skříni lze při-pojit podle požadovaného výkonu a kapaci-ty až dvanáct akumulačních skříní. Nejmen-ší komerční sestava, složená z jedné řídicí a jedné akumulační skříně, umožňuje uložit až 24 kW · h energie při jmenovitém výkonu až 96 kW podle typu baterie. Největší sesta-va, která zahrnuje dvě řídicí skříně a 24 skříní akumulačních, je vestavěna do běžného pře-pravního kontejneru (obr. 2), který lze snad-no dopravit na místo určení a umístit podle dispozic provozovatele. Vestavěné klimati-zační zařízení zajišťuje provoz i při extrém-ních vnějších teplotách. Kontejnerová sestava umožňuje akumulovat až 500 kW · h elektric-ké energie a dodat do sítě krátkodobě výkon až 2 MW. Pro ještě větší požadavky je mož-né použít až čtyři kontejnery paralelně, které mohou při celkové kapacitě 2 MW · h posky-tovat jmenovitý výkon až 8 MW.První pilotní zařízení Siestorage s výko-nem 1 MW a kapacitou 500 kW · h bylo připo-jeno na rozvodnou síť středního napětí (Mit-telspannungsnetz) společnosti Enel, největ-šího distributora elektrické energie v Itálii, a v únoru 2012 bylo úspěšně uvedeno do pro-vozu. Elektrárenská společnost Enel chce v reálných podmínkách vyzkoušet použití akumulované elektrické energie ke stabili-zaci napětí a regulaci zátěže v rozvodné síti, do které je připojeno více decentralizovaných fotovoltaických zdrojů. V rámci provozních zkoušek má tato společnost v úmyslu také prověřit, jak může zařízení Siestorage ze-fektivnit provoz nabíjecí stanice pro elektro-mobily nebo zda akumulovaná energie stačí, aby po velkém výpadku (tzv. blackoutu) bylo možné rozvodnou síť opět řízeným způsobem nastartovat (Schwarzstartfähigkeit). To je za-jímavé řešení zejména pro menší samostatné rozvodné sítě na ostrovech nebo v odlehlých obcích a regionech, které je jinak nutné ná-kladně připojovat k okolním rozvodným sítím.Zařízení pro uskladňování elektrické ener-gie Siestorage patří mezi technické prostřed-ky, které společnost Siemens ve svém výrob-ním programu připravuje a nabízí pro budoucí inteligentní rozvodné sítě (Smart Grid). Kon-cepčně i technicky je dobře promyšleno a na-vrženo v souladu se všemi platnými bezpeč-nostními normami EU. Jeho jedinou slabinou je orientace na lithium-iontové baterie, jejichž dostupnost může být v budoucnu ohrožena rychle se tenčícími světovými zásobami lithia. To se zejména v souvislosti s prudkým rozvo-jem elektromobility stává důležitou strategic-kou surovinou. Společnost Siemens si to také uvědomuje, a proto ve spolupráci s certifiko-vaným partnerem zajišťuje ve všech regionech odbornou, ekologickou a snadno dostupnou re-cyklaci bateriových modulů, aby se co nejvíce vzácného kovu vracelo do výrobního procesu.[Pressemitteilung Siemens AG: Stromspeicher puffert schwankenden Solarstrom. 10. května 2012.]Ing. Karel KabešVýroba elektrického proudu z obnovitelných zdrojů energie je důležitým předpokladem pro zajištění udržitelného hospodářského rozvoje a životní úrovně v budoucnosti a zejmé-na v Německu je velmi aktuální po rychlém odklonu od jaderné enrgie (Energiewende). Značné a neplánovatelné kolísání výkonu dodávaného do sítě z decentrálních zdrojů ob-novitelné energie (především fotovoltaické a větrné) však způsobuje častou nerovnováhu mezi výrobou a spotřebou energie, což negativně ovlivňuje stabilitu rozvodných sítí, kte-ré na takovéto podmínky nebyly dimenzovány. Například výroba proudu ve fotovoltaic-kých elektrárnách je závislá na intenzitě slunečního svitu, a tak kolísá nejenom podle roč-ní a denní doby, nýbrž nahodile také podle místního počasí. Stačí, přecházejí-li nad foto-voltaickými moduly mraky, a výroba elektrického proudu třeba i na několik minut výrazně poklesne. Důsledkem jsou krátkodobé změny napětí v elektrické rozvodné síti, které musí distributoři vyrovnávat.Obr. 2. Zařízení Siestorage v přepravním kli-matizovaném kontejneru (foto: Siemens AG)Obr. 1. Otevřená akumulační skříň zařízení Siestorage (foto: Siemens AG)