Stacje ładowania pojazdów elektrycznych w koncepcji Smart Systemu

Charging stations for electric vehicles in the Smart System concept
mgr inż. Jacek Świątek  |  elektro.info 5/2019  |  14.06.2019  |  1
W artykule omówiono m.in. elementy, z których będzie się składał energetyczny Smart System oraz wymagania, które powinien spełniać
W artykule omówiono m.in. elementy, z których będzie się składał energetyczny Smart System oraz wymagania, które powinien spełniać
Fot. pixabay.com

Koniecznością cywilizacyjną, niezbędną do utrzymania rozwoju, będzie stworzenie Inteligentnych Miast (z ang. Smart City). Smart City będzie składało się z Inteligentnych Budynków (z ang. Smart Building), które będą zasilały Inteligentne Linie Energetyczne (z ang. Smart Grid). Budowa Smart Grid zakłada nie tylko inteligentne zarządzanie zasobami energii oraz ich przesyłem i dystrybucją, ale też dywersyfikację źródeł zasilania i dostęp do ekologicznych zasobów energii.

W artykule:

• SMART – chwyt marketingowy czy wizja i filozofia?
• Smart Grid, czyli inteligentny elektrosystem
• Pojazd elektryczny jako zasobnik energii

To ostatnie spowoduje, że ważnym elementem w organizacji Smart City/Smart Grid będą Odnawialne Źródła Energii (OZE), magazyny energii (ES – z ang. Energy Storage) oraz energia pochodząca od konsumentów z pojazdów elektrycznych lub zasobników prosumenckich (prosument to konsument, klient energetycznego operatora dystrybucyjnego, który jest też producentem energii ze źródeł OZE lub magazynu energii).

Czytaj też: PKN ORLEN testuje optymalizacje procesu ładowania samochodów elektrycznych >>

Czynnikiem, który wymusi organizację naszego „Smart” życia, będzie deficyt zasobów energii (zwłaszcza brak pierwotnych zasobów kopalnych) oraz eliminacja źródeł wytwarzania energii z dużą emisją zanieczyszczeń. Istotne też będą inne zagrożenia, jak np.: niska efektywność wytwarzania energii z obecnych źródeł, trudności z przesyłem i rozdziałem energii, problemy z jakością i stabilnością dostaw energii.

W dalszej części artykułu omówimy elementy, z których będzie się składał energetyczny Smart System oraz wymagania, które powinien spełniać. Ponadto zaprezentujemy sposób funkcjonowania Stacji Ładowania pojazdów elektrycznych w dwóch typach systemów: w systemie ze zwrotem energii do odbiorcy indywidualnego, tryb: V2H (z ang. Vehicle to Home) lub ze zwrotem energii do sieci, tryb: V2G (z ang. Vehicle to Grid). Trzeba podkreślić, że w obu przypadkach musimy mieć dostęp do energii elektrycznej zgromadzonej w zasobnikach pojazdów elektrycznych przez dodatkową dwukierunkową funkcjonalność Stacji Ładowania.

SMART – chwyt marketingowy czy wizja i filozofia?

Zanim przejdziemy do tematu głównego, zastanówmy się, czy wszystko dziś ma być „Smart”? Mamy „smart” telefony, zegarki, samochody, nawet ktoś wyprodukował okulary z opisem handlowym „smart”. Idąc dalej tym tropem, mamy „smart” windy, drogi, parkingi, oświetlenie itd. To słowo jest permanentnie nadużywane, ponieważ cena towaru „smart” może być wyższa od ceny towaru nieopatrzonego etykietką „smart”. Gdy mówimy o „Smart City” i rozporoszonych źródłach energii, źródłach energii odnawialnej, wymiennych funkcjach grupy miast, to możemy stwierdzić, że taka organizacja to nic nowego. 

Pierwowzory energetyki odnawialnej były znane w starożytnych kulturach, które wykorzystywały pierwotne źródła energii, takie jak: parowanie i topnienie śniegu, ruchy atmosfery, prądy oceaniczne, energię fal, promienie słoneczne, produkcję biomasy. Starożytne miasta organizowały się wzajemnie w systemie wymiany funkcji, integracji i współdziałania. Zasobniki bateryjne były znane już w starożytności, w cywilizacji Mezopotamii i Persów. Ślady elektryczności są uwidocznione na hieroglifach w cywilizacji faraonów [1]. Można zadać sobie pytanie, czy „smart” będzie oznaczać wizję i filozofię przyszłości? A może to jedynie kolejne nadużycie marketingowe w celu podwyższenia kosztów życia? Owszem, trop „smart” docelowo stanowi drogę do przeszłości, jednak w okresie przejściowym interpretacja tego określenia może być różna. 

Przykładowy schemat Smart Grid
Rys. 1. Przykładowy schemat „Smart Grid” /Rys. J. Świątek/

Koncepcja „smart” systemu zakłada interaktywne dostosowanie się urządzeń do aktualnej sytuacji. Do tego potrzebny jest system komunikacji i wymiany danych i to z każdego poziomu funkcjonowania urządzeń „smart” systemu. Następnie te dane muszą być analizowane i przekazywane do centrów sterowania, które będą zarządzały pracą urządzeń. Sterowniki tych systemów powinny mieć wdrożone algorytmy, których zadaniem będzie przewidywanie przyszłości i prognozowanie działania urządzenia. To wszystko będzie miało jeden cel: zarządzanie pracą zespołu elementów, aby osiągnąć optymalne działalnie. Bez tych funkcji, bez takiego dostosowania pracy urządzeń do otoczenia – pojęcie ‘smart” będzie tylko pustym chwytem marketingowym.

Obecnie „Smart” System to wizja czegoś, co już widzimy, ale jeszcze nie znamy i nie do końca potrafimy zdefiniować. Z tego powodu w naszym otoczeniu pojawią się efekty uboczne, czyli zagrożenia, które do tej pory nie były powszechne lub były nieistotne, natomiast po wdrożeniu w życie „smart” mogą stanowić one poważne problemy. 

Schemat transmisji danych w systemie Smart Grid
Rys. 2. Schemat transmisji danych w systemie Smart Grid (bezprzewodowo WI-FI lub przewodowo – PLC) [3]

Przykładowo, po wprowadzeniu „smart” energetyki mogą się pojawiać częściej, np. braki zasilania (tzw. Blackouty) albo kradzieże energii od odbiorców indywidualnych lub zawieszanie się sterowników i destabilizacja energetyczna miast. Kolejnym zagrożeniem mogą być konsekwencje spowodowane niebezpieczeństwem nieprawidłowej wymiany informacji, a nawet działania hakerów na system. Być może życie „smart” nie będzie takie wspaniałe, jak to prognozujemy. Czy jest możliwy odwrót od tego? Raczej nie. Takie systemy już powstały (choć na skalę mikro-grid) i działają (choć na razie znajdują się w fazie testów i nie w pełni działają wszystkie funkcje).

Jak podaje CSE (Center for Sustainable Energy) [2] znajdziemy następujące przykłady wykorzystania wśród spektakularnych przykładów „smart” systemów:

  1. mikrosieć w Kalifornii (sieć obejmująca lokalnie kampusy uniwersyteckie, bazy wojskowe, więzienia i małe osiedla);
  2. uniwersytet „California, San Diego”, sieć o mocy 42 MW, zasilająca kampus, samowystarczalna na poziomie 92–95%, obejmuje instalację elektrociepłowniczą, ogniwa paliwowe i elektrownię słoneczną PV, lokalną fotowoltaikę na dachach;
  3. mikrosieć „Borrego Springs” obejmująca elektrownię słoneczną PV, mikroturbiny wiatrowe, hybrydowe pojazdy elektryczne typu plug‑in (PHEV) i magazyny energii;
  4. mikrosieć więzienie „Santa Rita Jail (Alameda County)”, obejmująca turbiny wiatrowe, fotowoltaikę, słoneczne kolektory energii cieplnej i kogenerację z zaawansowanym magazynowaniem energii;
  5. mikrosieć bazy wojskowej Twentynine Palms Marine Base, 13MW mikrosieć, z instalacją fotowoltaiczną, elektrociepłownią i zaawansowanym system magazynowania energii. W pracy wyspowej zapewnia 30% zapotrzebowania na moc. Spełnia surowe kryteria bezpieczeństwa cybernetycznego Departamentu Obrony Stanów Zjednoczonych.
  6. cybernetycznego Departamentu Obrony Stanów Zjednoczonych.
Ewolucja pojazdów, od samochodu emisyjnego ICE do „0” emisyjnego
Rys. 3. Ewolucja pojazdów, od samochodu emisyjnego ICE do „0” emisyjnego  /Rys. J. Świątek/

Smart Grid, czyli inteligentny elektrosystem

Aby zbudować system Smart-Grid, należy zbudować lokalny system energetyczny, w skład którego wchodzi wiele źródeł energii z monitorowanym przepływem. Osiągniemy to poprzez:

  1. Włączenie do systemu wielu różnych, wzajemnie się rezerwujących źródeł wytwórczych energii wraz z magazynami energii (mogą to być duże zasobniki energii ES- z ang. Energy Storage, ale też magazyny prosumenckie lub samochody z zasobnikami elektrycznymi). Źródła powinny mieć możliwość pracy w wydzielonej sieci oraz wzajemnej redundancji i rezerwowania się.
  2. Wdrożenie do systemu monitorowania i prognozowania przesyłu i dystrybucji energii na każdym poziomie, od wytwórców (czyli stanu sieci elektroenergetyki zawodowej, wytwórczej), poprzez odbiorców instytucjonalnych (ocena sieci przemysłowych) aż do odbiorców indywidulanych. Nastąpi to poprzez wdrożenie dwukierunkowych inteligentnych systemów pomiarowych, a u odbiorców, przez zainstalowanie np. dwukierunkowych liczników energii z funkcją prognozowania zużycia energii w czasie.
  3. Zbudowanie Centrum Sterowania (lokalnego centrum dyspozycji mocy), które będzie w sposób optymalny dla operatora i konsumenta zarządzać przepływami energii.
Chcesz być na bieżąco? Czytaj nasz newsletter!

[OZE, odnawialne źródła energii, Smart System, Smart Grid, Smart City, Smart Car, pojazdy elektryczne, samochody elektryczne]

Artykuł pochodzi z: miesięcznika elektro.info 5/2019

Komentarze

(1)
kristoph56 | 31.08.2019, 14:25
Optymalizacje są potrzebne na bieżąco. Świat nie stoi w miejscu. Codziennie przecież powstaje masa nowych wynalazków, konceptów, ktore az sie proszą, zeby je wdrożyć w zycie. Z elektrykami jest jeszcze inaczej. U nas koncept dopiero raczkuje, ale jak widac zapotrzebowanie i czasy sie zmieniają. Greenway czuwa non stop nad updetowaniem swoich technologii przykladowo ostatnio przeciez modernizowali ładowarki do mocy 100kwH czy jak na dniach postawili ładowarke o najwyzszej mocy 150Kwh w Poznaniu.
   1 / 1   

Wybrane dla Ciebie


Weź udział w konkursie, zdobywaj wiedzę i atrakcyjne nagrody! »

Liga specjalistów - konkurs

Jesteś profesjonalistą z branży elektrycznej lub teletechnicznej?
Jesteś uczniem lub studentem kierunku technicznego?
czytam dalej »

 


Kompleksowe inspekcje termowizyjne - gdzie szukać pomocy? »

Termowizja inspekcja

Przez ostatnie stulecie zbudowano wiele urządzeń pomiarowych w zakresie podczerwieni, ale największe możliwości i popularność zyskały rozwiązania... czytam dalej »

 


Jaki silnik elektryczny wybrać? »

silnik elektryczny

W działaniu wielu maszyn i urządzeń technicznych wymagany jest ruch postępowy lub postępowo-zwrotny. Zazwyczaj ruch ten wytwarzają (...) czytam więcej »

 


Łączniki elektroinstalacyjne - rodzaje i sposób działania »?

Słupy oswietlenia zewnętrznego - na co zwrócić uwagę przy wyborze? »

Ranki łączniki gniazdka Szynoprzewody - małe i średnie instalacje
W każdej standardowej instalacji elektrycznej w budynku występują gniazda wtyczkowe oraz łączniki. Ich budowa oraz sposób zamocowania zależą od miejsca zainstalowania oraz metody wykonania (...) czytam więcej » Wymiana opraw oświetlenia ulicznego ze źródłami LED przynosi przede wszystkim poprawę efektywności energetycznej oświetlenia ulicznego. Oświetlenie LED posiada również (...) czytam dalej »

 


Przyrządy kontrolne i pomiarowe - zobacz niezawodne rozwiązania»

narzedzia pomiarowe dla elektryka Miernik napięcia, ciągłości i kolejności faz są zaprojekotwane do testowania napięcia, fazy, polaryzacji, kolejności faz i półprzewodników. Cyfrowy multimetr oraz cyfrowy miernik cęgowy oferują idealne rozwiązania dla wszystkich wymagań i możliwych zastosowań. Mierniki wykorzystują standardowe (...) czytam dalej »


Automatyka przemysłowa i sterowanie - na jakie produkty zwrócić uwagę »

Wiele nowych produktów od najlepszych w branży marek »

automatyka przemysłowa elektronika
Jak sztuczna inteligencja wspomoże pracę elektrowni i fabryk? Aż 63 proc. respondentów twierdzi, że sztuczna inteligencja pomoże zwalczyć (...) czytam więcej » Poznaj pierwszy w branży przewodnik elektroniczny po złączach. Internetowe narzędzie referencyjne ułatwiające dobór złączy. (...) chcę zobaczyć »

 


Odpowiednie oświetlenie - prawidłowy dobór oświetlenia w projekcie »

projekt oświetlenia Są takie miejsca w domu, o których nie myśli się w pierwszej kolejności. Zostawia się je na później, dopiero wtedy, gdy zadba się o ważniejsze pomieszczenia. Tak jest często (...) czytam dalej »

 


Dobór ograniczników przepięć typu 1 »

Energetyka wiatrowa w Polsce wady i zalety?

ograniczniki konwersja energii elektryczne
Kombinowane ograniczniki przepięć jako urządzenia do ograniczania przepięć mają za zadanie zmniejszenie do bezpiecznych poziomów napięcia w instalacji elektrycznej oraz na wejściu zasilanych urządzeń: podczas operacji łączeniowych ń (...) czytam więcej » Udział odnawialnych źródeł energii w Polsce stanowi około 14% całkowitej produkcji energii elektrycznej, z czego energetyka wiatrowa stanowi obecnie ponad... czytam dalej »

Szafy energetyczne, sterowniczne, rozdzielcze - dlaczego nie wiesz co wybrać? »

szafy rozdzielcze i sterownicze Zgrupowanie urządzeń elektroenergetycznych wraz z szynami zbiorczymi, połączeniami elektrycznymi, elementami izolacyjnymi i osłonami, służący do rozdziału energii elektrycznej i łączenia oraz ... czytam dalej »


Bezprzewodowa automatyka domowa - i możesz sterować wszystkim w domu »

Intuicyjne oprogramowanie do projektowania listew ze złączkami !

Automatyka domowa - sterowaniem ze smatfona Projektowanie listew - oprogramowanie
Nowoczesny smartdom powinien być gotów na każde życzenie. Dlatego rozwiązania bezprzewodowej automatyki domowej dają Ci zdalną kontrolę nad funkcjami Twojego domu - oświetleniem, roletami, ogrzewaniem ... czytam więcej » Intuicyjne oprogramowanie do projektowania listew ze złączkami oraz profesjonalnego opisywania oznaczników do złączek szynowych, przewodów, kabli, urządzeń i instalacji. Oprogramowanie dostępne jest bezpłatnie na stronie www ... chcę poznać »

Jaką zastosować ochronę urządzeń elektrycznych i elektronicznych przed przepięciami »

ochrona przed przepięciami Każdy ogranicznik przepięć ma pewną określoną zdolność do przenoszenia przez siebie pewnej energii udaru. Jeśli po zadziałaniu ... czytam dalej »


Złącza silnoprądowe - czy silikon sobie poradzi?

Złącza silnopradowe Czy możemy zastosować elastyczne przewody silikonowe i czy są one odporne na uszkodzenie i wysokie temperatury? Przykładowo dla przekroju kabla 240 mm2 ... chcę obejrzeć »


Może Cię to zainteresuje ▼

Wyświetlacz cyfrowy - jaki wybrać?

Pobierz darmowy ebook i usprawnij instalacje przewodów »

wyświetlacze cyfrowe kable i przewody - przewodnik
Współpracujący z dowolnym nadajnikiem sygnału w standardzie 4-20 mA. Urządzenia nie wymagające dodatkowego zasilania. Do obszaru zastosowań ... czytam więcej » Poznaj najskuteczniejsze sposoby oznaczania kabli i komponentów wykorzystywanych w branżach elektrycznych i telekomunikacyjnych... czytam dalej »


Odczyty cyfrowe - przyrządy przeznaczone do wyświetlania położenia »

czytniki cyfrowe Współpracują z przetwornikami przemieszczeń liniowych (liniały) i kątowych (enkodery). Wykonywane są w różnych wersjach dostosowanych do (...) czytam dalej »


1-fazowe liczniki energii elektrycznej - widziałeś to?!

Inteligentny system dystrybucji mocy »

Liczniki energii jakie wybrać szafy sterownicze
Wymagania stawiane licznikom energii elektrycznej zawarte są w normach oraz przepisach (...) czytam dalej » Uniwersalne zastosowanie, w pojedynczych szafach sterowniczych, jak też w kompletnych systemach... czytam dalej »

Dodaj komentarz
Nie jesteś zalogowany - zaloguj się lub załóż konto. Dzięki temu uzysksz możliwość obserwowania swoich komentarzy oraz dostęp do treści i możliwości dostępnych tylko dla zarejestrowanych użytkowników naszego portalu... dowiedz się więcej »
9/2019

AKTUALNY NUMER:

elektro.info 9/2019
W miesięczniku m.in.:
  • - Metody badania funkcji zabezpieczeń nadprądowych przekaźników elektroenergetycznych
  • - Fotowoltaika szansą rozwoju dla komunikacji miejskiej
Zobacz szczegóły

Aktywny Filtr Harmonicznych firmy Rabbit

Aktywny Filtr Harmonicznych Małej Mocy – zapewnia dynamiczną kompensację mocy biernej oraz redukcję harmonicznych prądu w celu poprawienia efektywności energetycznej odbiorców energii,...

Aktywny Filtr Harmonicznych firmy Rabbit

Aktywny Filtr Harmonicznych Małej Mocy – zapewnia dynamiczną kompensację mocy biernej oraz redukcję harmonicznych prądu w celu poprawienia efektywności energetycznej odbiorców energii,...
COMEX S.A. COMEX S.A.
O firmie COMEX S.A. od początku swojej działalności, tj. od 1987 zajmuje się kompleksową obsługą klientów w zakresie zasilania...

Ciekawe strony

Elektryk na Fixly.pl

EPS System - agregaty prądotwórcze

Producent oświetlenia

Ciekawa Architektura

Instalacje

Literatura fachowa

Rekuperacja

Dom Wydawniczy MEDIUM Rzetelna Firma
Copyright @ 2004-2012 Grupa MEDIUM Spółka z ograniczoną odpowiedzialnością Spółka komandytowa, nr KRS: 0000537655. Wszelkie prawa, w tym Autora, Wydawcy i Producenta bazy danych zastrzeżone. Jakiekolwiek dalsze rozpowszechnianie artykułów zabronione. Korzystanie z serwisu i zamieszczonych w nim utworów i danych wyłącznie na zasadach określonych w Zasadach korzystania z serwisu.
realizacja i CMS: omnia.pl