Bez słońca i wiatru, jedynie symulując energię czerpaną z fotowoltaiki i turbin, można ją badać, magazynować i sprawdzać, kiedy daje ona największe korzyści użytkownikowi OZE. Wszystko to w zmodernizowanym Laboratorium Urządzeń Wielkoprądowych, które otwarto na Politechnice Białostockiej.
To jedno z najbardziej zaawansowanych stanowisk dydaktyczno-badawczych tego typu. Umożliwia prowadzenie badań nad funkcjonowaniem nowoczesnych sieci elektroenergetycznych z udziałem odnawialnych źródeł energii, magazynów energii oraz infrastruktury ładowania pojazdów elektrycznych. Jak zaznaczają jego twórcy, nie jest to klasyczne laboratorium odtwarzające pojedyncze zjawiska, lecz spójny, zintegrowany system, który pozwala symulować rzeczywiste warunki pracy współczesnych mikrosieci elektroenergetycznych.
Laboratorium zostało wyposażone w najnowocześniejsze rozwiązania techniczne z zakresu energetyki i pozwala testować rozwiązania, które dopiero stają się standardem w tej branży – podkreśla dr hab. inż. Bogusław Butryło, dziekan Wydziału Elektrycznego Politechniki Białostockiej. – Rozwój mikrosieci, czyli niewielkich, lokalnych systemów energetycznych opartych na prosumentach, to niedaleka przyszłość. Właśnie takie układy będą budować większe systemy elektroenergetyczne. Studenci mogą tu zobaczyć, jak w praktyce wygląda zarządzanie energią, zapewnienie stabilności sieci, jej odporności i efektywności.
Nowe stanowisko łączy wiele elementów, które w rzeczywistych warunkach funkcjonują często w rozproszeniu – od źródeł energii, przez magazyny, po odbiorniki i systemy sterowania.
To stanowisko integruje różne typy źródeł i odbiorów energii, szczególnie z obszaru odnawialnych źródeł energii, i daje możliwość badania rzeczywistych zjawisk zachodzących w sieci – wyjaśnia Maciej Krajewski, prezes APS SA, firmy odpowiedzialnej za koncepcję laboratorium. – Możemy odtwarzać sytuacje, które w normalnych warunkach występują w systemach elektroenergetycznych, i analizować ich przebieg w kontrolowanym środowisku. Laboratorium odwzorowuje złożoność współczesnych systemów energetycznych również od strony jakości energii. Znajdują się tu zestawy obciążeń liniowych i nieliniowych, elementy indukcyjne i pojemnościowe, aktywny kompensator mocy biernej oraz filtr wyższych harmonicznych – dodaje.
Oprócz tego laboratorium wyposażone jest w ładowarkę do samochodów elektrycznych zasilaną prądem stałym, którą można konfigurować i analizować jej wpływ na sieć. Pracownia dysponuje także urządzeniami poprawiającymi jakość energii elektrycznej, takimi jak aktywne kompensatory mocy biernej. To o tyle istotne istotne, że we
współczesnych sieciach pracuje coraz więcej urządzeń energoelektronicznych, które wprowadzają zakłócenia. Studenci będą się uczyć nie tylko je identyfikować, ale też przeciwdziałać ich skutkom. Całość funkcjonuje pod nadzorem rozbudowanego systemu SCADA.
System wizualizuje pracę całego układu i gromadzi blisko 5500 parametrów – zaznacza Grzegorz Sasinowski z APS SA. – Dla porównania, systemy w elektrociepłowniach średniej wielkości obejmują często około 3000 danych. Dzięki temu możemy bardzo szczegółowo analizować pracę układu i testować
różne warianty jego konfiguracji.
Istotnym elementem laboratorium jest możliwość symulowania pracy odnawialnych źródeł energii niezależnie od warunków atmosferycznych.
Możemy zasymulować wytwarzanie energii z instalacji fotowoltaicznej, jej magazynowanie oraz wprowadzanie do sieci – tłumaczy dr inż. Zbigniew Sołjan, adiunkt w Katedrze Elektrotechniki,
Energoelektroniki i Elektroenergetyki na Wydziale Elektrycznym Politechniki Białostockiej. – Mamy
możliwość dowolnego sterowania układem: uruchamiania, blokowania poszczególnych elementów, a także wprowadzania celowych zaburzeń. Dzięki temu analizujemy zjawiska takie jak niezrównoważenie, przepływ energii biernej czy wpływ różnych typów obciążeń na pracę systemu. Laboratorium pozwala również na optymalizację pracy systemu energetycznego.
System daje się tak sterować, by energia wprowadzana do sieci miała optymalne parametry. Chodzi o to, by nie przeciążać przewodów, aparatów i urządzeń oraz zapewnić stabilną pracę całego układu. Ważnym elementem infrastruktury jest magazyn energii.
Możemy gromadzić energię w okresach jej niskiej ceny, a następnie oddawać ją do sieci w bardziej korzystnym momencie – wyjaśnia dr Sołjan. – Dzięki zastosowaniu falowników możliwe jest elastyczne zarządzanie przepływem energii między źródłami, magazynem a siecią. Możemy także generować różne konfiguracje obciążeń – liniowych i nieliniowych – oraz sterować nimi zarówno lokalnie, jak i zdalnie. W ten sposób analizujemy m.in. wpływ ładowarek pojazdów elektrycznych na pracę sieci i sprawdzamy, jak unikać zakłóceń w działaniu innych odbiorników.
Z laboratorium korzystają studenci wszystkich kierunków Wydziału Elektrycznego PB, w tym m.in. elektrotechniki, elektrotechniki dualnej, ekoenergetyki, elektroniki i telekomunikacji oraz kierunków związanych z cyfryzacją przemysłu.
MK, źródło: PB