Допринесено от Илейн Бейкър, доброволен технически продуктов мениджър в Energy IoT Open Source:
Какво е микромрежа?
Микромрежата е електрическа мрежа, в която множество домове и помещения са свързани помежду си чрез проводници, със собствени източници на производство на електроенергия (напр. слънчеви панели или вятърни турбини) и съхранение на енергия (напр. батерии), както и уреди, консумиращи електроенергия. Микромрежата може да бъде „остров“ или може да бъде свързана към основната мрежа (макромрежа). Тя е различна от това да бъде просто част от макромрежата, защото има всичко необходимо, за да функционира независимо, т.е. като остров, когато е откъсната от макромрежата. Микромрежите също са изградени специално в зависимост от нуждите от потребление на енергия на обекта. Обект може да бъде дом, болница, училище, жилищен блок, ферма или цяло село.
Защо е необходима микромрежа?
В райони, където вече има електрическа мрежа (макромрежа)
- За макромрежата може да бъде по-лесно и по-евтино да свърже микромрежа, отколкото да свързва всеки дом и организация поотделно към макромрежата. Това е така, защото микромрежата може вътрешно да балансира част от търсенето и предлагането, което води до по-нисък „максимален капацитет за внос“ (МИК) като цяло, отколкото ако сумирате МИК-овете, необходими на всеки отделен дом или помещение. Това може да доведе до по-ниски разходи за електрическо свързване за нови жилищни комплекси, жилищни блокове, бизнес паркове и др.
- Устойчивост - когато макроелектрическата мрежа има прекъсвания или проблеми, микромрежата може да продължи да работи автономно. Това е различно от ситуацията, с която се сблъскват много домакинства и помещения в момента, при която дори и да имат собствени слънчеви панели, те не могат да ги използват по време на прекъсване на електрозахранването от съображения за безопасност, тъй като са свързани директно към основната мрежа.
В някои райони изобщо няма макроелектрическа мрежа, например в райони на глобалния юг, където националните електрически мрежи все още не са достигнали, или в много отдалечени места. Изборът в тези ситуации е а) никакво електричество, б) всеки дом или помещение да има собствена автономна система със собствено производство и съхранение на енергия или в) микромрежа. Микромрежата има предимства пред множество автономни системи, тъй като „обединява“ производството и съхранението на електроенергия в района, което е по-ефективно както по отношение на хардуера, така и по отношение на текущите загуби на електроенергия при зареждане и разреждане на батерии/съхранение.
Какво представляват AC и DC микромрежите?
Променливият ток (AC) може да се разпространява на дълги разстояния, докато постоянният ток (DC) не може ефективно да се разпространява на дълги разстояния. Затова националните електрически мрежи са изградени като променливотокови. Слънчевите панели обаче генерират постоянен ток, а батериите съхраняват постоянен ток. Поради начина, по който са се развили електрическите системи, повечето уреди са проектирани да се включват в променливотокова мрежа, но има и постояннотокови уреди (някои постояннотокови уреди са се появили, за да могат да се включват в автомобилни акумулатори, които са постояннотокови). Тъй като микромрежата покрива малки разстояния, тя може да бъде базирана на постоянен или променлив ток. Ако микромрежата е базирана на постоянен ток, или уредите също трябва да са постояннотокови, или променливотоковите уреди трябва да се включват чрез инвертор. Много микромрежи в глобалния юг са постояннотокови, като домакинствата и помещенията използват предимно постояннотокови уреди, като постояннотокови лампи и постояннотокови хладилници, както и зареждат телефони и лаптопи директно с постоянен ток, с DC-DC конвертори за промяна на постояннотоковото напрежение, ако е необходимо. Постояннотоковите микромрежи обикновено работят на 12V/24V/48V/60V. Микромрежите, като тези, управлявани от независими оператори на разпределителни системи (IDNO) във Великобритания, обаче обикновено са променливотокови. Микромрежите с променлив ток могат да работят при напрежения, подобни на нисковолтовите секции на макромрежите, т.е. повече от 100 V.
И така, искате микромрежа. Освен хардуера, какъв софтуер ви е необходим?
Софтуер за балансиране и контрол: Основните компоненти на микромрежата са генериращите активи (напр. слънчеви панели и вятърни турбини), съхранението на енергия (напр. батерии), товарите (т.е. електрическите уреди, които използват електричество) и проводниците, които ги свързват. Съществуват и предпазни устройства, като например предпазители. Може да имате и инвертори, които преобразуват променлив ток в постоянен ток. Не става въпрос обаче просто за свързването им и всичко да работи. Електрическите мрежи работят само ако търсенето и предлагането са балансирани по всяко време. Така че е необходим софтуер, който да балансира търсенето и предлагането чрез зареждане/разреждане на батерии и включване и изключване на други компоненти в точното време. Безопасността е основно съображение. За да се постигне това, софтуерът трябва също да може да улеснява комуникацията между различните части на системата, да улеснява вземането на решения от различните части на системата и често да събира данни от измервателни уреди и други устройства и да управлява тези данни.
Софтуер за улесняване на фактурирането на домакинства/обекти: Микромрежите обикновено (макар и не непременно) имат система, при която всяко домакинство или обект плаща в съответствие с количеството електроенергия, което използва. За да се улесни това, са необходими електромери за всяко домакинство или обект, както и софтуер за управление на тези данни от електромера. При системите „плащане при ползване“ са необходими и функции за свързване със системи за плащане и прекъсване на електрозахранването на домакинство или обект, чийто кредит е изчерпан.
Софтуер за взаимодействие с макромрежата: Ако микромрежата е свързана към макромрежа, ще е необходим и софтуер за „търговия“ с макромрежата, така че да се вземат оптимални решения за съхранение на енергия спрямо импортиране/износване към макромрежата, в съответствие с цените за времето на потребление и нуждите от резервно копие. Това може да се направи по-сложно, ако включва прогнозиране - както на микромрежата, така и на пазарните условия на макромрежата.