Rozwiązania
Systemy zasilania awaryjnego (EPS)
EPS (Emergency Power System) – jest to urządzenie lub zespół urządzeń służących do ochrony odbiorników energii elektrycznej przed jej chwilowym zanikiem. Wiemy doskonale, że bez prądu nie można pracować w większości branż. Chwilowe zaniki napięcia mogą sparaliżować działanie linii produkcyjnych, gdyż w wielu wypadkach jest konieczny skomplikowany rozruch. Brak prądu powoduje też wyłączenia infrastruktury IT, systemów klimatyzacyjnych, oświetlenia, ogrzewania, monitoringu.
W systemach zasilania awaryjnego – możemy wyróżnić dwa podstawowe elementy, będące podstawą takiego systemu. Z reguły pierwszym elementem jest zasilacz UPS (Uninterruptible Power Supply), a drugim jest agregat prądotwórczy. W niektórych przypadkach możemy pozostać tylko przy pierwszym z tych elementów. Jeśli przerwy w zasilaniu nie są długie i nie są zbyt częste a my nie potrzebujemy dużej mocy dla zagwarantowania ciągłości pracy naszych urządzeń to wystarczy zasilacz UPS. Możemy zastosować proste zasilacze podłączone bezpośrednio do wybranych komputerów, serwerów, przełączników sieciowych lub routerów wyłączające się po wyczerpaniu całej energii z akumulatorów. Możemy też wybrać bardziej skomplikowane urządzenia, komunikujące się z serwerami i wymuszające ich wyłączenie, gdy poziom rozładowania baterii takiego zasilacza jest niski, ale jednak umożliwiający poprawne wyłączenie serwera bez utraty danych. Najbardziej rozbudowanym rozwiązaniem są zasilacze UPS dużej mocy (np. około 100-400 kVA), mogące podtrzymać przez wybrany okres czasu określone obwody w budynku. Mogą to być linie produkcyjne, serwerownia, oświetlenie, klimatyzacja i inne – ogranicza nas tylko budżet projektu. I taki właśnie zasilacz o dużej mocy, obsługujący cały budynek uzupełnia się często o drugi element systemu zasilania gwarantowanego – agregatem prądotwórczym. Koszt zakupu agregatu dla uzyskania dłuższego czasu autonomii jest znacznie niższy niż rozbudowa pojemności baterii akumulatorowych. Generator w zależności od wielkości i mocy jest wyposażony w silnik spalinowy benzynowy lub wysokoprężny. Benzynowe są tańsze, ale paliwo, którym są napędzane, traci swoje własności po około jednym roku i należy je utylizować, czyli pojawia się dodatkowy koszt – utylizacji i zakupu paliwa. Dlatego też dla większych mocy i dłuższego oczekiwanego czasu podtrzymania, najczęściej stosuje się generatory oparte o silniki Diesla, do których paliwo można przechowywać nawet do czterech lat.
Zakłócenia zasilania z sieci elektroenergetycznej mogą mieć charakter krótkotrwały (powtarzające się wahania, spadki napięcia, będące skutkiem przyłączenia urządzeń do sieci zasilającej, przepięcia) lub długotrwały (zaniki, odchylenia napięcia). Ryzyko wystąpienia lokalnej lub nawet poważnej awarii zasilania, skutkującej długotrwałym brakiem energii, jest relatywnie duże i stanowi realne zagrożenie w każdym systemie energetycznym.
Dlatego społeczeństwo i współczesna gospodarka produkcyjna i usługowa, działalność urzędów i instytucji publicznych nie mogą obejść się bez systemów zasilania awaryjnego. Ochrona kluczowych urządzeń przed awariami zasilania gwarantuje rzeczywiste bezpieczeństwo ludziom, mieniu i danym.
Dlatego rozpatrując jakiekolwiek inwestycje, należy zastanowić się nad sposobem zapewnienia zasilania awaryjnego. Do zabezpieczenia pozostaje oświetlenie (np. kina, teatry, hale wystawowe), automatyka (np. sterująca ogrzewaniem, procesy technologiczne), instalacje alarmowe i przeciwpożarowe, urządzenia telekomunikacyjne, systemy monitoringu itd., oraz oczywiście komputery.
Wybór systemu zasilania awaryjnego zależy od możliwości ekonomicznych inwestora (koszt inwestycji i eksploatacji), konfiguracji obiektu, przeznaczenia obiektu, struktury instalacji elektrycznej, mocy zasilanych urządzeń i wymaganego poziomu bezpieczeństwa.
Stosownie do potrzeb obecnie stosowane są następujące typy zabezpieczeń:
- zasilacze UPS dla odbiorów indywidualnych
- zasilacze UPS centralne dla odbiorów grupowych
- agregaty prądotwórcze
- układy hybrydowe (UPS/agregat)
- układy specjalizowane
Zasilacze UPS dla odbiorów indywidualnych
Zasilacze UPS dla odbiorów indywidualnych
Zasilacz awaryjny UPS (Uninterruptable Power Supply) to urządzenie podtrzymujące pracę odbiornika (najczęściej komputera) przez krótki czas po ustaniu zasilania z sieci – zwykle 10-15 minut, przy czym przełączanie źródła zasilania odbywa się bezprzerwowo. Jest wtórnym źródłem energii elektrycznej – jego akumulatory ładują się w czasie, gdy napięcie w sieci zasilającej jest prawidłowe.
Po przejęciu zasilania podłączonych do niego odbiorników czas podtrzymania napięcia zależy od pojemności akumulatorów i poboru energii. Baterie mają określoną żywotność i należy je okresowo wymieniać – takie usługi realizują wyspecjalizowane firmy. Drugą funkcją zasilacza awaryjnego jest ochrona podłączonych do niego urządzeń przed nagłym wzrostem napięcia. UPS umieszcza się pomiędzy pierwotnym źródłem zasilania, jakim jest sieć elektryczna, a chronionym odbiornikiem (konfiguracja szeregowa) lub grupą takich odbiorników (konfiguracja centralna), stosownie do mocy urządzenia. Cechą zasilacza typu UPS jest bezprzerwowe zasilanie wyznaczonych elementów sieci. Przed UPS-em może być również zainstalowany agregat prądotwórczy jako alternatywne źródło zasilania, na które przełączana jest instalacja zasilająca po awarii głównego źródła.
Zasilacze awaryjne dla odbiorów indywidualnych mają moc do 10 kVA. Są one wykonywane z reguły w technologii line-interactive. Oznacza to, że zabezpieczane urządzenia są normalnie zasilane z sieci elektrycznej poprzez filtr przeciwzakłóceniowy wbudowany w zasilacz. Dopiero awaria zasilania powoduje uruchomienie wewnętrznego falownika UPS i dostarczanie energii z wewnętrznych akumulatorów zasilacza. Proces ten trwa na tyle krótko, że praca zabezpieczanych urządzeń pozostaje niezakłócona. Zaletą zasilaczy line-interactive jest niska cena jednostkowa za kilovoltamper – jest ona w przybliżeniu dwa do trzech razy niższa od jednostki gwarantowanej mocy zasilacza typu on-line.
Zastosowanie rozproszonego systemu zasilania awaryjnego nie wymaga dodatkowych inwestycji w pomieszczenia i instalację elektryczną. Koszt jest wprost proporcjonalny do liczby urządzeń wymagających ochrony (jedno urządzenie – jeden zoptymalizowany pod względem mocy zasilacz awaryjny). Awaria jednego zasilacza pozbawia ochrony jedno urządzenie, nie powodując awarii całego systemu. Wadą takiego systemu zasilania awaryjnego jest słaba separacja chronionych urządzeń od sieci zasilającej podczas pracy normalnej oraz konieczność kontrolowania dużej liczby małych UPS-ów.
Zasilacze UPS centralne dla odbiorów grupowych
Zasilacze UPS centralne dla odbiorów grupowych
Dla odbiorów grupowych stosowane są urządzenia średniej mocy – od 10 kVA do 100 kVA i dużej mocy – ponad 100 kVA. Wykonywane są w tzw. technologii on-line z podwójnym przetwarzaniem (konwersją) i ze stabilizowanym napięciem sinusoidalnym na wyjściu UPS. Centralne zasilacze awaryjne zwykle przystosowane są do pracy równoległej, co pozwala na rozbudowę gwarantowanej mocy dla chronionych odbiorników i zapewnia nadmiarowość przy zasilaniu odbiorników o zapotrzebowaniu na moc mniejszą o wielkość mocy zasilacza pracującego równolegle. Nadmiarowość (redundacja) zwiększa niezawodność naszego systemu zasilania awaryjnego.
Centralny układ zasilania awaryjnego
Uszkodzenie jednego z UPS-ów pracujących równolegle nie powoduje awarii w zasilaniu, ponieważ obciążenie przejmują na siebie pozostałe zasilacze. Zasilacze dużych mocy wymagają wydzielonych, klimatyzowanych pomieszczeń (m.in. ze względu na wpływ temperatury na żywotność baterii) oraz wykonania dedykowanej instalacji elektrycznej dla urządzeń wymagających bezprzerwowego zasilania.
UPS redundantny modulowy
Gniazda zasilające takiej instalacji powinny zostać zabezpieczone przed podłączeniem do nich innych urządzeń, takich jak odkurzacze, czajniki elektryczne, dystrybutory napojów itp., nie wymagających zabezpieczenia. Pełna separacja chronionego sprzętu od sieci zasilającej oraz stabilność napięcia wyjściowego UPS on-line dużej mocy wiąże się z wysokim kosztem inwestycji w takie rozwiązanie.
Pośrednim rozwiązaniem zasilania awaryjnego sieci jest konfiguracja mieszana: urządzenia o kluczowym znaczeniu (np. serwery czy systemy monitoringu obiektu) zabezpiecza się zasilaczem redundantnym on-line małej mocy. Taki zasilacz zbudowany jest z modułów pracujących równolegle. Uszkodzenie jednego z modułów nie powoduje przerwy w dostawie zasilania do chronionego urządzenia, pod warunkiem że obciążenie jest mniejsze o wartość mocy co najmniej jednego modułu. Zasilacze takie montuje się tuż przy odbiorniku i nie wymagają one osobnego pomieszczenia i instalacji. Do zabezpieczania urządzeń o mniejszym priorytecie można stosować tańsze zasilacze awaryjne line-interactive.
Agregaty prądotwórcze
Agregaty prądotwórcze stosuje się jako rezerwowe źródło energii elektrycznej w sytuacji, gdy wymagane jest podtrzymanie napięcia przez czas dłuższy, niż może to zapewnić UPS. W takim przypadku zasadny jest zakup agregatu prądotwórczego, ponieważ jego koszt jest niższy od kosztu zakupu baterii akumulatorowych do zasilaczy UPS odpowiedniej pojemności.
Agregat stanowi źródło zasilania energią elektryczną z możliwym bardzo długim czasem podtrzymania. Jednakże rozruch agregatu trwa zwykle od kilku do kilkunastu sekund. Stąd samodzielna praca agregatu jako źródła zasilania awaryjnego może mieć miejsce jedynie w przypadku zasilania odbiorów, odnośnie do których można zaakceptować taką przerwę w zasilaniu.
Głównymi elementami konstrukcyjnymi każdego agregatu są: generator (najczęściej silnik wysokoprężny lub benzynowy), generator wraz z układem automatycznego wzbudzenia; opcjonalnie układ automatycznego sterowania (SZR – Samoczynne Załączanie Rezerwy), analizator sieci, system monitorujący pracę agregatu.
Automatyka sterująca pracą agregatów gwarantuje szybki i niezawodny rozruch z dostarczeniem napięcia na odbiorniki w czasie nawet od kilku do kilkunastu sekund od momentu zaniku prądu w sieci. Umożliwia także regulowanie czasu reakcji, co zapobiega niepotrzebnemu uruchamianiu urządzenia podczas chwilowych przerw w dostawie energii elektrycznej. Może zapewnić kontrolę obsługi układu sterującego przez komputer osobisty lub GSM oraz pełną kontrolę pracy silnika z opcją powiadamiania alarmowego.
Najnowszej generacji analizatory sieci monitorują parametry przepływającego prądu: napięcie, natężenie oraz częstotliwość. Pozwala to na obserwację i analizę prądu kierowanego do odbiorników, co pomaga zapobiegać nieprzewidzianym sytuacjom spowodowanym przez gwałtowne zmiany parametrów prądu w sieci.
Ważny jest właściwy dobór agregatu prądotwórczego. W celu określenia jego mocy należy zdecydować, które odbiorniki elektryczne będą nim zasilane – wyróżnić odbiorniki jednofazowe i trójfazowe, określić zapotrzebowanie na moc każdego z nich. Moc można odczytać na tabliczce znamionowej lub w instrukcji obsługi, jednakże w celu dokładnego doboru agregatu prądotwórczego należy dokonać pomiarów elektrycznych w momencie rozruchu określonego odbiornika lub grupy odbiorników. Następnie należy zsumować moce poszczególnych odbiorników jednofazowych i trójfazowych, które będą uruchamiane równocześnie, i wybrać taki agregat prądotwórczy, którego moc będzie przewyższać łączne zapotrzebowanie zasilanych urządzeń o 20-30 proc. „Rezerwę” mocy tej wysokości stosuje się na wypadek ewentualnego przyłączenia dodatkowych odbiorników.
Następnie konieczne jest ustalenie, czy agregat ma pracować wewnątrz budynku czy na zewnątrz i w jaki sposób będzie uruchamiany (ręcznie – linką lub automatycznie – za pomocą układu samoczynnego załączenia rezerwy – SZR).
Pomieszczenie dla agregatu powinno zostać zaprojektowane zgodnie z obowiązującymi przepisami i normami (m. in. Polska Norma PN-ISO 9836:1997 „Właściwości użytkowe w budownictwie. Określenie wskaźników powierzchniowych i kubaturowych”). Powinny zostać uwzględnione zalecane minimalne wymiary pomieszczenia. Należy spełnić warunki odpowiedniej wentylacji oraz wyprowadzenia spalin na zewnątrz. Drzwi pomieszczenia powinny mieć odpowiednią szerokość, a podłoże powinno być niepalne i gwarantować możliwość zamocowania generatora oraz izolowanie go od drgań. Konieczne jest zbudowanie instalacji doprowadzającej powietrze potrzebne do procesu spalania paliwa w silniku spalinowym i jego chłodzenia. Konieczne jest również wykonanie instalacji odprowadzającej spaliny na zewnątrz budynku, zgodnie z zasadami ochrony środowiska (np. odpowiednia wysokość komina). Przed podłączeniem agregatu do sieci należy uzyskać pozwolenie od dystrybutora energii elektrycznej (zakładu energetycznego) na jego zainstalowanie. Agregat musi spełniać warunki przyłączeniowe ustalone przez zakład energetyczny.
Agregaty prądotwórcze oferowane są również na podwoziach jezdnych. Zastosowanie takiego urządzenia umożliwia jego transport i pozwala uruchomić go w dowolnym miejscu. Jeśli agregat pracuje na zewnątrz, należy wyposażyć go w układ podgrzewania bloku silnika, zapewniający prawidłowy rozruch agregatu w niskich temperaturach.
Układy hybrydowe (UPS/agregat)
Układy hybrydowe (UPS/agregat)
Układy agregat prądotwórczy/UPS umożliwiają zasilanie bezprzerwowe, które charakteryzuje się zarówno dobrymi parametrami przełączeniowymi, jak i dowolnie długim czasem podtrzymania. Podczas krótkotrwałej przerwy w zasilaniu, kiedy następuje rozruch agregatu, zapotrzebowanie na prąd jest w pełni pokrywane przez energię zgromadzoną w baterii zasilacza UPS. Przejmuje on rolę źródła zasilania niezwłocznie po zaniku napięcia sieci podstawowej. Po uruchomieniu agregatu energia jest dostarczana przez UPS do odbiornika.
Układ agregat/UPS, zwany również hybrydowym lub tandemem, stanowi pewne źródło zasilania, nawet dla odbiorów o najwyższych wymaganiach. Podstawowym warunkiem jego poprawnej pracy jest umiejętne zaprojektowanie układu przełączającego oraz dobór urządzeń o odpowiednich parametrach.
Najczęstsze komplikacje, do których może dojść w układach agregat/UPS i sposoby rozwiązywania tych problemów:
- udar prądowy i prądy harmoniczne: większość UPS-ów zawiera układy bateryjne z kontrolą ładowania (prostownik), które powodują gwałtowny pobór mocy z sieci zasilającej (zakład energetyczny, agregat prądotwórczy). Udary tego typu mogą m.in. wprowadzić zakłócenia do pracy automatyki agregatu. W dodatku urządzenia ładujące zwykle powodują odkształcenia prądu pobieranego z sieci zasilającej, co również jest zjawiskiem niepożądanym. Miarą stopnia odchylenia przebiegu prądu pobieranego względem sinusoidy jest tzw. współczynnik zawartości harmonicznych (THD – Total Harmonic Distortion). W wyniku przebiegu prądów harmonicznych w urządzeniach generatorowych mogą powstać straty ciepła (rozgrzanie generatora).
Zawartość harmonicznych (THD) 12-pulsowego prostownika kształtuje się zwykle na poziomie 12 proc. z dominacją jedenastej i trzynastej harmonicznej. Dla 6-pulsowego prostownika THD osiąga wartość 30 proc. z dominacją piątej i siódmej harmonicznej. Współczynnik THD prostownika 12-pulsowego jest z reguły wystarczająco niski, aby uniknąć przegrzewania generatora. Jednakże tego typu prostowniki są coraz rzadziej stosowane w zasilaczach o mocy poniżej 500kVA, ponieważ wymagają przekształtnika wejściowego, co zwiększa rozmiary jednostki, jej masę i koszt.Producenci zasilaczy UPS rozwiązują z reguły problem przebiegów harmonicznych poprzez użycie właściwie zaprojektowanego filtra pasywnego. W agregatach z kolei stosowane są ograniczenia mocy, związane z nadmiernym wzrostem temperatury pracy generatora. Filtr wejściowy (dla UPS-a), który obniża zawartość harmonicznych poniżej 10 proc. przy pełnym obciążeniu, eliminuje potrzebę obniżania mocy generatora.
- skokowe ładowanie: kiedy agregat jest uruchamiany i następuje przyłączenie UPS-a, wzrost obciążenia może spowodować nagłe wahnięcia częstotliwości i napięcia. Zwykle można uniknąć takiej sytuacji, gdy UPS ma funkcję łagodnego przyłączenia. Oznacza to, że prostownik (z reguły układ tyrystorowy) UPS-a posiada pewne możliwości kontroli przepływu mocy, przez co moc pobierana przez UPS z generatora może być stopniowo zwiększana przez 10-20 sekund.
- wzrost napięcia: powstaje, gdy moc agregatu jest zbytnio zbliżona do mocy UPS-a i kiedy inne obciążenie agregatu jest zbyt małe lub nie występuje. Kiedy UPS jest połączony z agregatem za pomocą układu przełączającego, układ ładujący UPS-a jest wyłączany i następuje proces łagodnego przyłączenia. Jeżeli filtr wejściowy jest jedynym obciążeniem agregatu, może dojść do zbyt dużego wzbudzenia agregatu. Większość układów kontrolnych wzbudzenia nie jest w stanie poradzić sobie z tą nadwyżką, dlatego napięcie rośnie w sposób niekontrolowany do około 120 proc. Wzrost ten jest ograniczany przez cechy konstrukcyjne agregatu – nasycenie magnetyczne.
Większość dostawców agregatów posiada w swojej ofercie urządzenia wstępnie obciążające, które umożliwiają zlikwidowanie efektu skoku napięcia podczas rozruchu układu zasilania awaryjnego. UPS, który odłącza filtr wejściowy w czasie, gdy układ ładujący jest wyłączony, umożliwia uniknięcie powyższych problemów, bez konieczności włączania urządzeń zewnętrznych.
- wahania częstotliwości: agregaty mają ograniczone możliwości kontroli częstotliwości i odpowiedzi na zmianę obciążenia. Główny wpływ na zmiany częstotliwości mają takie czynniki, jak bezwładność mechaniczna wirnika generatora, szybkość odpowiedzi regulatora i reakcja odbiornika na zmiany częstotliwości.
Układ ładujący również ma ograniczone możliwości w zakresie dokładności regulacji swojego zapotrzebowania na moc ze źródła przy zmianach napięcia i częstotliwości. Ponieważ automatyka generatora i automatyka układu ładowania UPS-a podlegają wzajemnemu wpływowi i odpowiadają na zmiany częstotliwości, mogą powstawać niewielkie wahania częstotliwości. Najbardziej zauważalnym efektem tych wahań mogą być pojawiające się alarmy UPS-a świadczące o braku synchronizacji z bypassem. Właściwe zaprojektowanie automatyki sterującej agregatu i UPS-a umożliwiają eliminację wahań częstotliwości. Agregat powinien być wyposażony w czuły regulator, który jest dokładnie dopasowany do układu, w którym pracuje. Regulator napięcia agregatu nie powinien być bardziej czuły niż regulator nadrzędny. W przeciwnym wypadku wystąpi niestabilność w układzie ładowania UPS-a. Automatyka UPS-a powinna być czuła na szybkie zmiany częstotliwości. Układ ładujący UPS-a powinien funkcjonować właściwie z tolerancją zmian częstotliwości powyżej 5Hz/sek.
Nie wszystkie typy UPS-ów mogą działać w warunkach zmiennej częstotliwości bez „sięgnięcia” do energii zgromadzonej w baterii. Zarówno UPS-y typu standby jak i line-interactive korzystają z energii baterii, aby zapobiec wahaniom częstotliwości. To zjawisko jest z punktu widzenia sieci zasilającej pozytywne, bo odtwarza przebieg sinusoidalny. UPS-y typu on-line z podwójną konwersją filtrują wahania częstotliwości w ramach swojej normalnej pracy, wydłużając żywotność baterii.
- synchronizacja z obejściem: niektóre układy wymagają, by UPS synchronizował się z układem obejściowym (tzw. bypassem), w związku z tym szczytowe obciążenie przenosi się na agregat. To zwykle powoduje potrzebę większej stabilności częstotliwości i napięcia generatora, co z kolei może spowodować trudności z integracją systemu. Dostawca UPS-a powinien zwiększyć zakres tolerowanej częstotliwości, jeżeli jest to do przyjęcia dla odbiorników w sieci.
- układ automatycznego przełączania: większość układów agregat /UPS zawiera układ automatycznego przełączania, który przełącza UPS na zasilanie z sieci energetycznej, gdy powróci napięcie. Szybkość tego procesu może stanowić problem i być przyczyną niepowodzenia tego przełączenia. Jeżeli wyłącznik obsługuje także odbiorniki silnikowe (np. występujące w systemach grzewczo-klimatyzacyjnych), filtr wejściowy UPS-a dostarczy do układu dodatkową energię podczas procesu przełączania. Ta dodatkowa energia powoduje przejście odbiorów silnikowych do trybu generatorowego poprzez wykorzystanie energii mechanicznej zgromadzonej w ich wirnikach. Jeżeli przełączenie nastąpi zbyt szybko, powodując nagłą zmianę fazy napięcia, może nastąpić zniszczenia zarówno silników, jak i UPS-a.
Z powyższych uwag wynika, że niezawodne zasilanie awaryjne układem UPS/agregat można zapewnić tylko pod warunkiem zrozumienia procesów zachodzących pomiędzy oddziałującymi na siebie odbiornikami i agregatem prądotwórczym oraz działaniem automatyki sterującej tych urządzeń. Dlatego konfiguracją takich systemów zajmują się podmioty wyspecjalizowane.
Układy specjalizowane
Układy specjalizowane
Część rynku systemów zasilania awaryjnego stanowią rozwiązania tworzone dla klientów o specyficznych wymaganiach. Wynikają one ze społecznego znaczenia procesów technologicznych realizowanych w tych przedsiębiorstwach. Do grupy tej można zaliczyć m.in. wytwórców energii elektrycznej (elektrownie oraz elektrociepłownie), zakłady energetyczne, operatorów systemów przesyłowych energii elektrycznej (stacje przesyłowe WN i rozdzielcze SN).
Podobnie jak w wypadku klientów korzystających ze standardowych rozwiązań UPS, również w odniesieniu do tej części rynku awaryjne zasilanie ma na celu ograniczenie zagrożeń wynikających z zaniku napięcia. Jednak szczególne znaczenie zasilania awaryjnego w przypadku elektrowni, elektrociepłowni czy stacji elektroenergetycznej wynika z faktu, iż dotkliwe skutki ewentualnych awarii dotyczyłyby bardzo dużej grupy odbiorców.
Indywidualnie zaprojektowane systemy mają za zadanie zapewnienie bezprzerwowego zasilania procesu technologicznego w określonym czasie – do momentu ponownego pojawienia się napięcia w sieci, ewentualnie bezpiecznego zakończenia procesu. Umożliwiają także kontrolę nad przywróceniem normalnego zasilania.
Ze względu na złożoność procesów technologicznych oraz towarzyszące temu zróżnicowanie poziomów napięcia i typów zasilania (prąd stały lub przemienny), układy zasilania awaryjnego przybierają różne konfiguracje. Stosowane są zarówno rozwiązania znane z układów UPS, jak i urządzenia dedykowane – projektowane i produkowane specjalnie dla tej części rynku (np. napędy z podtrzymaniem zasilania).
Wśród komponentów specjalizowanych układów zasilania można wyróżnić m.in.:
• wtórne źródła zasilania, ładujące swoje baterie podczas pracy w normalnych warunkach i oddające zmagazynowaną energię w czasie zaniku napięcia w sieci: UPS-y – źródło awaryjnego zasilania prądem przemiennym; układy bateryjne, baterie akumulatorów
• awaryjne źródła prądu stałego o standardowych napięciach 6V, 12V, 24V, 48V, 60V, 110V, i 230V; napędy z podtrzymaniem napięcia – autorskie rozwiązania różnych producentów przeznaczone do zasilania prądem przemiennym odbiorników dużej mocy
• pierwotne źródła zasilania – agregaty prądotwórcze o napięciu 230V
• urządzenia przekształtnikowe prądu: przetwornice DC/DC – umożliwiające przejście z jednego poziomu napięcia stałego na inny (wyższy lub niższy), stosownie do potrzeb grupy zasilanych odbiorników; przetwornice DC/AC – umożliwiające zasilanie odbiorów zmiennoprądowych ze źródeł prądu stałego, w zależności od potrzeb mogą zapewnić zasilanie o stałych parametrach (zasilanie odbiorów standardowych) lub pełnić funkcję regulacyjną (np. zasilanie napędów); zasilacze buforowe – przeznaczone do zasilania odbiorów stałoprądowych o różnych poziomach napięcia ze źródeł prądu przemiennego; prostowniki – przeznaczone z reguły do zasilania odbiorów stałoprądowych na jednym poziomie napięcia ze źródeł prądu przemiennego (prostowniki najczęściej współpracują z układem ogniw bateryjnych, zapewniając odpowiednie parametry ładowania)
• przełączniki statyczne – bezstykowe urządzenia przełączające, umożliwiające dokonanie czynności łączeniowych (przekazania zasilania) w bardzo krótkim czasie (z reguły ¼ okresu) – nieosiągalnym dla typowych układów SZR.
Zasilanie awaryjne pracy urządzeń o krytycznym znaczeniu dla przebiegu realizowanych procesów, np. napędów zaworów i pomp, układów sterowania i sygnalizacji prądu zmiennego i stałego pracujących na blokach energetycznych lub w stacjach transformatorowych możliwe jest przez odpowiednią konfigurację urządzeń zasilających poszczególne odbiorniki oraz zapewniających odpowiednie parametry zasilania.
Systemy off-grid
Instalacja fotowoltaiczna (PV) off-grid – co to jest i czy się opłaca?
Niezależność energetyczna, brak rachunków za prąd i zasilanie domu bezemisyjną energią? To możliwe! Dowiedz się, czym jest instalacja off-grid, jakie są zalety takiego rozwiązania oraz przekonaj się czy fotowoltaika off-grid odpowiada na Twoje potrzeby.
Co to jest instalacja fotowoltaiczna off-grid i czym się różni od on-grid?
Instalacja off-grid pozwala na pełne uniezależnienie się od sieci elektroenergetycznej, ponieważ… nie jest do niej podłączona. Zazwyczaj, gdy prosument decyduje się na montaż elektrowni fotowoltaicznej, musi zgłosić ten fakt do swojego sprzedawcy energii, który ma obowiązek zainstalować na terenie posesji licznik dwukierunkowy. Jego zadaniem jest pomiar ilości nieskonsumowanej energii wyprodukowanej przez panele PV, która zostaje wysłana do sieci. W sytuacji, gdy produkcja z instalacji fotowoltaicznej jest niewystarczająca, następuje pobór prądu od dostawcy energii. To działanie również rejestruje wspomniany licznik.
Co to znaczy off-grid? W przypadku instalacji fotowoltaicznej off-grid prąd wyprodukowany przez panele PV, ale nie wykorzystany na bieżące potrzeby, trafia bezpośrednio do modułów baterii akumulatorowych. Następnie prosument może rozładować swoje akumulatory po zachodzie słońca lub przy złej pogodzie, gdy moduły produkują mniej energii.
Instalacja off-grid – dla kogo?
Z uwagi na trudności techniczne, właściciel domu położonego w wysokich górach lub innym miejscu znajdującym się daleko od linii zasilającej, prawdopodobnie nie otrzyma zgody na podłączenie swojej posesji do sieci. Dlatego po off-grid w Polsce wciąż sięgają głównie prosumenci, którzy posiadają nieruchomości na obszarach charakteryzujących się słabo rozwiniętą infrastrukturą energetyczną.
Na montaż niewielkiej instalacji off-grid decydują się również klienci posiadający łodzie czy jachty lub kampery. Takie rozwiązanie pozwala korzystać z urządzeń zasilanych energią elektryczną podczas długich rejsów.
Zalety zestawu off-grid
Klienci, którzy decydują się na zakup instalacji off-grid mogą cieszyć się z pełnej niezależności energetycznej. Pozwala to ze spokojem patrzeć na wzrost cen energii elektrycznej, która tylko na początku 2022 roku podrożała o 24%. Co więcej, według zapowiedzi prezesa URE, w najbliższym czasie należy spodziewać się dalszych wzrostów, które mogą sięgnąć nawet kilkudziesięciu procent.
Prosument posiadający instalację off-grid nie musi również martwić się awariami sieci elektroenergetycznej. Nawet w przypadku blackoutu dotykającego setki tysięcy odbiorców, właściciel elektrowni fotowoltaicznej może dalej cieszyć się dotychczasowym komfortem życia.
Instalacja off-grid zapewni również zasilanie w miejscach, w których energia z sieci nie zostałaby doprowadzona. Jest to świetne rozwiązanie dla osób, które chcą mieszkać blisko natury i korzystać z „zielonej”, bezemisyjnej energii elektrycznej.
Inwerter off-grid – zasada działania
Decydując się na zakup instalacji, która będzie pracować w pełnym off-gridzie, należy również wybrać odpowiedni inwerter off-grid. Falownik off-grid to urządzenie, które może pracować bez podłączenia do sieci elektroenergetycznej. Prąd stały jest w nim konwertowany na przemienny i natychmiast trafia do odbiorów, czyli urządzeń elektrycznych lub magazynu energii.
Instalacja off-grid – czy warto?
Instalacja off-grid jest dobrym rozwiązaniem szczególnie dla inwestorów, którzy chcą cieszyć się dostępem do energii elektrycznej w domach oddalonych od infrastruktury energetycznej. Należy jednak zaznaczyć, że w innych przypadkach warto rozważyć instalację on-gridową wyposażoną w magazyny energii odpowiedniej wielkości.
Fotowoltaika off-grid – obecne przepisy
Czy trzeba zgłaszać instalację off-grid w Polsce? Z uwagi na fakt, że jest to elektrownia działająca wyłącznie w zakresie domowej sieci elektrycznej, nie ma ona wpływu na system energetyczny. Dlatego niezgłoszenie jej do OSD jest całkowicie zgodne z prawem.
