Special-Ops.pl

Źródła rozproszone jako element zapewnienia niezawodności zasilania w obiektach użyteczności publicznej

Distributed Generation as a Part of Ensuring the Reliability of Power Supply in Public Utility Buildings

Jednym z parametrów służących do oceny jakości dostarczanej energii elektrycznej jest niezawodność zasilania. Jest to podstawowy parametr, który odnosi się do przerw w zasilaniu, czyli do sytuacji, kiedy odbiorca jest pozbawiony dostawy energii.
Rys. redakcja EI

Jednym z parametrów służących do oceny jakości dostarczanej energii elektrycznej jest niezawodność zasilania. Jest to podstawowy parametr, który odnosi się do przerw w zasilaniu, czyli do sytuacji, kiedy odbiorca jest pozbawiony dostawy energii.


Rys. redakcja EI

Budynki użyteczności publicznej to przede wszystkim budynki utrzymywane
z budżetów jednostek samorządowych, a więc głównie dotyczy to
obiektów typu: szkoły, przedszkola, szpitale i przychodnie, budynki
administracyjne, obiekty kulturalne i sportowe itp. Niektóre z tych
budynków zaliczają się do obiektów o zwiększonej pewności zasilania
i często należą do pierwszej kategorii odbiorców energii elektrycznej.
Szpitale wśród tych budynków są szczególnie ważne ze względu na cel, jaki
pełnią – stworzone są, aby ratować ludzkie życie i zdrowie, i nawet
chwilowa utrata zasilania może powodować ogromne straty i niemożliwe do
cofnięcia konsekwencje.

Zobacz także

Jak dobrać moc zespołu prądotwórczego stanowiącego awaryjne źródło zasilania?

Jak dobrać moc zespołu prądotwórczego stanowiącego awaryjne źródło zasilania? Jak dobrać moc zespołu prądotwórczego stanowiącego awaryjne źródło zasilania?

Częstym problemem, z jakim spotykają się projektanci oraz inwestorzy, jest dobór mocy zespołu prądotwórczego. W przeciwieństwie do systemu elektroenergetycznego, generator zespołu prądotwórczego jest źródłem...

Częstym problemem, z jakim spotykają się projektanci oraz inwestorzy, jest dobór mocy zespołu prądotwórczego. W przeciwieństwie do systemu elektroenergetycznego, generator zespołu prądotwórczego jest źródłem „miękkim” o parametrach obwodu zwarciowego ulegających dynamicznym zmianom. W przypadku zaniku napięcia w źródle zasilania podstawowego zespół prądotwórczy stanowiący awaryjne źródło zasilania wraz z zasilanymi odbiornikami stanowi autonomiczny system elektroenergetyczny.

Silniki stosowane w zespołach prądotwórczych

Silniki stosowane w zespołach prądotwórczych Silniki stosowane w zespołach prądotwórczych

W artykule opisano wybrane przykłady zastosowania spalinowego silnika tłokowego jako jednostki napędzającej prądnice w zespołach prądotwórczych zwanych agregatami prądotwórczymi. Ponieważ w publikacjach...

W artykule opisano wybrane przykłady zastosowania spalinowego silnika tłokowego jako jednostki napędzającej prądnice w zespołach prądotwórczych zwanych agregatami prądotwórczymi. Ponieważ w publikacjach naukowych używane są różnorodne terminy techniczne, charakterystyczne dla poszczególnych autorów subiektywnie definiujących zjawiska i używających często specyficznego słownictwa, w publikacji użyto słownictwa żargonowego, zrozumiałego dla większości eksploatatorów.

Teoria sterowania - podstawy

Teoria sterowania - podstawy Teoria sterowania - podstawy

W wielu gałęziach współczesnego przemysłu stosowane są zaawansowane układy automatyki, służące do kontroli i monitorowania procesów oraz obiektów (urządzeń, układów itp.). Najlepszym tego przykładem są...

W wielu gałęziach współczesnego przemysłu stosowane są zaawansowane układy automatyki, służące do kontroli i monitorowania procesów oraz obiektów (urządzeń, układów itp.). Najlepszym tego przykładem są sterowniki PLC (ang. Programmable Logic Controller), czyli mikroprocesorowe układy zbierające informacje na temat sygnałów w badanym systemie i podejmujących na tej podstawie decyzję o zmianie wartości sygnałów sterujących tym systemem.

Zasilanie budynków użyteczności publicznej odbywa się głównie poprzez sieć elektroenergetyczną, a pewność zasilania uzyskuje się stosując dwie niezależne od siebie linie zasilające – z dwóch różnych GPZ-ów lub dwóch różnych sekcji tego samego GPZ-u.

Odpowiednie współdziałanie zasilania z linii uzyskuje się poprzez zastosowanie systemów sterowania automatycznego, w tym układy automatyki SZR – samoczynnego załączenia rezerwy.

Dodatkowym źródłem energii w budynkach o zwiększonej pewności zasilania są zespoły prądotwórcze, które stosuje się w przypadku całkowitego zaniku napięcia spowodowanego poważniejszą awarią w dostawie energii.

Szczególnym elementem bezpieczeństwa energetycznego w budynkach użyteczności publicznej mogą być również UPS-y zapewniające bezprzerwowe zasilanie.

Jednym z parametrów służących do oceny jakości dostarczanej energii elektrycznej jest niezawodność zasilania. Jest to podstawowy parametr, który odnosi się do przerw w zasilaniu, czyli do sytuacji, kiedy odbiorca jest pozbawiony dostawy energii.

Zróżnicowane wymagania dotyczące niezawodności zasilania są powodem wprowadzenia określonych klasyfikacji odbiorców w tym zakresie, przy czym odrębne klasyfikacje istnieją dla odbiorców: przemysłowych oraz komunalnych, czyli odbiorców zasilanych z publicznych sieci rozdzielczych, zwykle na napięciu nie wyższym od 1 kV.

Odbiorniki przemysłowe dzieli się na trzy kategorie, w zależności od skutków, jakie może powodować przerwa w pracy tych urządzeń, są to:

  • kategoria I – o najwyższej pewności zasilania,
  • kategoria II – o zwiększonej pewności zasilania,
  • kategoria III – o zwykłej pewności zasilania.
b zrodla rozproszone tab01

Tab. 1. Kategorie odbiorców energii elektrycznej w zależności od stopnia niezawodności zasilania

W tab. 1. zamieszczono podział kategorii odbiorców energii elektrycznej w zależności od stopnia niezawodności zasilania, a na rys. 1. przedstawiono uproszczony schemat zasilania odbiorów w zależności od kategorii zasilania.

b zrodla rozproszone rys01

Rys. 1. Uproszczony schemat zasilania odbiorów w zależności od kategorii zasilania; rys. R. Szczerbowski, R. Wróblewski

Układy zasilania awaryjnego powinny cechować określone właściwości, które mogą być mniej lub bardziej ważne, w zależności od zastosowania. Idealny system powinien spełniać wszystkie poniższe wymagania:

  • zakres mocy – system zasilania awaryjnego musi być w stanie dostarczyć wymaganej ilości energii szczególnie do odbiorników krytycznych. Ważne jest również, aby był tak dobrany, żeby nie następowało jego przeciążanie,
  • wydajność systemu – musi być wystarczająco duża, tak aby można było zapewnić odpowiednią ilość energii przez długi czas,
  • możliwość natychmiastowego przejęcia pełnego obciążenia w przypadku zaniku zasilania z sieci elektroenergetycznej,
  • niezawodność,
  • trwałość,
  • akceptowalny koszt inwestycyjny oraz stosunkowo niskie koszty eksploatacji. Chociaż w przypadku zapasowych jednostek, które pracują czasem tylko kilka godzin w roku, zarówno jeden, jak i drugi koszt może być bardzo wysoki,
  • elastyczność i skalowalność – czyli możliwość rozbudowy o nowe jednostki z zapewnieniem ich wzajemnej współpracy.

Źródła zasilania rezerwowego

  • Źródłem zasilania rezerwowego w budynkach o zwiększonej pewności zasilania są zespoły prądotwórcze składające się z silnika spalinowego i prądnicy o rozruchu automatycznym, którego czas pełnego przejęcia obciążenia jest mniejszy niż 15 s.
  • Moc zespołu powinna zapewnić pokrycie zapotrzebowania umożliwiającego normalną pracę budynku w warunkach awaryjnych, co stanowi np. dla budynków szpitalnych około 35% mocy szczytowej.
  • Zadziałanie automatyki samorozruchu zespołu prądotwórczego powinno nastąpić przy zaniku napięcia lub jego obniżeniu o 10% w czasie ponad 3 s.
  • Zbiorniki paliwa powinny mieć pojemność zapewniającą nieprzerwaną pracę zespołu pod pełnym obciążeniem przez minimum 24 h.
  • Agregaty prądotwórcze są stosowane jako rezerwowe źródło zasilania wszędzie tam, gdzie wymagany czas podtrzymania przekracza 40 min.
  • Zespoły prądotwórcze, czyli prądnice, napędzane są najczęściej silnikiem spalinowym wysokoprężnym, rzadziej turbiną gazową, powinny być gotowe przejąć obciążenie na czas od kilku godzin nawet do kilku dni.
    Układy te wyposażone są zwykle w autonomiczny system automatycznej regulacji prędkości obrotowej i synchronizacji z zewnętrzną siecią zasilającą lub z innymi jednostkami prądotwórczymi. Produkowane są w bardzo szerokim zakresie swych mocy znamionowych, od kilkunastu kW do kilku MW.
  • Źródłem zasilania gwarantowanego mogą być baterie akumulatorów lub UPS-ów.
    W przypadku baterii akumulatorów czas przerwy nie może przekroczyć 0,5 s przy natychmiastowym działaniu załączenia, a stosując odpowiednio dobrany UPS można zapewnić działanie bezprzerwowe o zasilaniu ciągłym.

Do głównych zalet zasilaczy UPS należy zaliczyć takie cechy jak:

  • izolowanie zakłóceń pochodzących z sieci energetycznej,
  • utrzymywanie stałej wartości napięcia
  • oraz w razie potrzeby izolowanie podłączonych do niego urządzeń od sieci energetycznej.

Wyróżnia się następujące podstawowe rodzaje zasilaczy UPS:

  • pracujące w trybie VFD, czyli Voltage, Frequency Dependent (układy o biernej gotowości),
  • pracujące w trybie VI, czyli Output Voltage Independent (układy liniowo interaktywne),
  • pracujące w trybie VFI, czyli Voltage, Frequency Independent (układy o podwójnej konwersji).

Układy o biernej gotowości są najprostszymi zasilaczami, w których podczas normalnych warunków zasilania bateria akumulatorów jest stale doładowywana, natomiast w przypadku konieczności zasilania rezerwowego odbiory są przełączane na zasilanie z baterii poprzez falownik.

Typowy czas zasilania gwarantowanego przewidziany jest na ok. 3 godziny, przy czym czas poprzedniego ładowania baterii akumulatorów jest dwukrotnie dłuższy, czyli ok. 6 godzin.

Układy liniowo interaktywne są zasilane z sieci podczas normalnej pracy w ten sposób, że część pobieranej energii zużywana na stałe doładowywanie baterii akumulatorów, która z kolei dostarcza energię do odbiornika, wspomagając w ten sposób ciągły podstawowy układ zasilania.

W przypadku przerwy w zasilaniu podstawowym odbiory zasilane są w sposób ciągły z baterii akumulatorów poprzez przekształtnik, pracujący jako falownik.

Układy UPS o podwójnej konwersji to najbardziej rozbudowane układy zasilania bezprzerwowego. W czasie normalnej pracy energia jest przetwarzana dwukrotnie: najpierw z prądu przemiennego na prąd stały, a następnie z prądu stałego na prąd przemienny.

Zaletą tych układów jest płynne i zupełnie nieodczuwalne dla odbiornika przejście z zasilania podstawowego na rezerwowe.

Źródła rozproszone zwiekszające pewność zasilania

Początek XX wieku to moment, w którym rozpoczął się wzrost zainteresowania małymi, autonomicznymi źródłami energii, czyli generacją rozproszoną. Wcześniej źródła te służyły najczęściej jako zasilanie awaryjne na wypadek przerw w zasilaniu oraz do zasilania w energię niewielkich, często autonomicznych odbiorców, niemających dostępu do tej sieci.

Przemiany, jakie miały miejsce na przełomie wieków, sprawiły, że zaczynają się pojawiać źródła generacji rozproszonej połączone z siecią elektroenergetyczną.

Rozwój generacji rozproszonej (małej i średniej mocy), zwłaszcza w dziedzinie odnawialnych źródeł energii, które stanowią istotny składnik generacji rozproszonej, spowodowany został w wyniku oddziaływania szeregu czynników. Najważniejsze z nich to:

  • pojawienie się nowych technologii wytwarzania energii, o wysokiej sprawności, stosunkowo niskich nakładach inwestycyjnych i niskich kosztach eksploatacji,
  • możliwość budowy źródeł w pobliżu odbiorców końcowych, z wykorzystaniem lokalnych zasobów energii,
  • systemy wsparcia generacji rozproszonej, zwłaszcza opartej na źródłach OZE,
  • poprawa bezpieczeństwa energetycznego poprzez zwiększenie pewności zasilania
  • oraz dążenie do zmniejszenia strat sieciowych.

Tłokowe silniki spalinowe są dotychczas najczęściej spotykaną technologią generacji rozproszonej. Nadal stosowane są jako podstawowe źródło zasilania awaryjnego w budynkach o zwiększonej pewności zasilania, ale coraz częściej wykorzystywane są także jako źródło podstawowe.Współczesne silniki tłokowe napędzane mogą być gazem ziemnym, gazem LPG, biogazem czy olejem napędowym.

Małe układy generacyjne z silnikami spalinowymi o zapłonie iskrowymi i wysokoprężnymi mają moc od 5 kW energii elektrycznej i dostarczają ciepło o temperaturze 70–90°C. Ich sprawność całkowita waha się od 80 do ponad 90%. Sprawność elektryczna nie przekracza 40%.

Obecnie budowane są silniki spalinowe o mocach dochodzących do 10 MW. Jednostki te charakteryzuje stosunkowo niski koszt inwestycyjny, wysoka sprawność (rzędu 35–45%), możliwość szybkiego rozruchu oraz możliwość pracy w układzie kogeneracyjnym.

Mikroturbiny gazowe o mocy od kilku do kilkuset kilowatów, dzięki zaawansowanym systemom sterowania pracują bezobsługowo, a automatyczny rozruch odbywa się z synchronizacją do sieci dystrybucji energii elektrycznej.Mikroturbiny mogą być zasilane gazem ziemnym, płynnym, biogazem lub olejem napędowym. Zbudowane są zwykle jako zespół jednostopniowej sprężarki promieniowej i jednostopniowej turbiny promieniowej z rekuperatorem stanowiącym wymiennik regeneracyjny. Osiągają sprawność wytwarzania energii elektrycznej na poziomie 20–35%, a ciepła w zakresie 40–60%, całkowita sprawność w układzie kogeneracyjnym wynosi ponad 80%.Mikroturbiny znajdują obecnie zastosowanie w różnych obiektach komunalnych oraz przemysłowych, w których wymagana jest wysoka niezawodność zasilania w energię elektryczną.

Turbiny gazowe charakteryzują się znacznie dłuższym czasem eksploatacji niż silniki spalinowe i nie wymagają częstych usług podtrzymujących eksploatację.

Systemy kogeneracyjne, zwane również systemami CHP (Combined Heat and Power), o mocy od kilku kilowatów do kilku megawatów, stosowane są także jako jednostki zasilające w budynkach użyteczności publicznej. Urządzenia kogeneracyjne stosuje się tam, gdzie ma miejsce stałe zapotrzebowanie na ciepło i energię elektryczną, np. w szkołach, szpitalach, sanatoriach, hotelach i małych osiedlach i zakładach przemysłowych. Występowanie przez określony czas w roku odpowiedniego, w miarę stałego, zapotrzebowania na ciepło i energię elektryczną ma zasadnicze znaczenie dla opłacalności takich inwestycji.Małe układy skojarzone oparte na silnikach, zasilane są głównie gazem ziemnym, biogazem, a rzadziej olejem opałowym.

Energia elektryczna generowana w skojarzeniu może być w całości zużyta w obiekcie, jak również w całości lub części sprzedana do sieci, lub innym odbiorcom.

Coraz częściej wskazuje się też na duże możliwości i korzyści wykorzystania układów trigeneracyjnych o małych mocach.

Układy kogeneracyjne z silnikami spalinowymi mają moc od 5 kW do 6 MW energii elektrycznej i dostarczają ciepło o temp. 70÷120°C. Ich sprawność całkowita waha się od 80 do ponad 90%. Tego typu jednostki, odpowiednio dobrane do zapotrzebowania na energię elektryczną i ciepło są w stanie w 100% pokryć zapotrzebowanie dla budynku. Co sprawia, że mogą stanowić gwarancję pewności zasilania w energię elektryczną oraz ciepło.

Ciekawym i coraz częściej stosowanym rozwiązaniem jest wykorzystanie w układach kogeneracyjnych silników Stirlinga (rys. 2.).

Pierwsze konstrukcje kogeneracyjne wykorzystujące silnik Stirlinga okazały się drogie w realizacji ze względu na cenę materiałów, z których były budowane. Dodatkową wadą była wysoka awaryjność urządzeń.

Coraz większy postęp technologiczny oraz szeroki zakres prac nad układami silników Stirlinga przyczyniły się do powstania nowych, tańszych i bardziej niezawodnych rozwiązań.

Od kilku lat na rynku zaczynają pojawiać się coraz bardziej zaawansowane konstrukcje wykorzystujące silniki Stirlinga do jednoczesnej produkcji energii elektrycznej i ciepła. Mogą one stanowić rezerwowe źródło zasilania wydzielonych obwodów elektrycznych w budynkach użyteczności publicznej, w których ciepło produkowane jest w sposób ciągły w konwencjonalnych kotłach opalanych np. biomasą.

W chwili obecnej możliwe do zastosowania są silniki Stirlinga o mocach dochodzących do 80 kW, które charakteryzują się sprawnością wytwarzania energii elektrycznej dochodzącą do 25%.

Ogniwa paliwowe są to urządzenia elektrochemiczne, które wytwarzają energię elektryczną i ciepło bezpośrednio z zachodzącej w nich reakcji chemicznej, w wyniku stale dostarczanego do nich z zewnątrz paliwa. Ich największą zaletą jest bardzo niska emisja zanieczyszczeń do atmosfery.

Technologia ogniw paliwowych jest intensywnie rozwijana w krajach UE, Japonii oraz USA. Większość ogniw paliwowych do produkcji energii elektrycznej i ciepła wykorzystuje jako paliwo wodór (ogniwa wodorowe), który może być produkowany w systemach reformingu z metanu.

Ogniwa paliwowe są uznawane za jedną z najbardziej obiecujących i perspektywicznych technologii wytwarzania energii elektrycznej i ciepła.

Ogniwa paliwowe używane są zarówno w małych, domowych jednostkach produkujących energię elektryczną i ciepło (systemy CHP) lub pomocniczych źródłach prądu o mocach kilkudziesięciu kilowatów, jak i w dużych elektrowniach o mocy kilku megawatów.

Ogniwa paliwowe mogą być eksploatowane w szerokim zakresie zmienności obciążeń elektrycznych, przy zachowaniu wysokiej sprawności przetwarzania energii pierwotnej na użyteczną. (tab. 2)

b zrodla rozproszone tab02

Tab. 2. Zestawienie cech wybranych ogniw paliwowych

Stacjonarne systemy ogniw paliwowych doskonale nadają się do zastosowania jako źródła zasilania awaryjnego w budynkach użyteczności publicznej, czy też do zastosowań wymagających dużej niezawodności. Urządzenia takie są stosowane w miejscach, gdzie ważna jest ciągła i pewna dostawa energii elektrycznej i ciepła, np. w szpitalach, budynkach biurowych i w przemyśle.

Do niekonwencjonalnych źródeł energii w układach zasilania awaryjnego można zaliczyć także: koła zamachowe, superkondensatory, nadprzewodnikowe magnetyczne zasobniki energii (SMES). Źródła te w większości znajdują się w początkowej fazie rozwoju i nie są stosowane komercyjnie.

Podejmowane są także próby wykorzystania energii wiatru oraz promieniowania słonecznego do zasilania budynków użyteczności publicznej. Jednakże ze względu na stochastyczny charakter pracy tych źródeł trudno je uznać za źródła pełniące funkcje zwiększające pewność zasilania. Natomiast z powodzeniem mogą być one stosowane jako jednostki, które uzupełniają źródła podstawowe, obniżają zapotrzebowanie na moc dostarczoną z systemu.

Zarówno elektrownie wiatrowe, jak i fotowoltaiczne mogą także współpracować z lokalnymi magazynami energii i wtedy takie hybrydowe układy wytwórcze mogą spełniać funkcję zwiększania niezawodności zasilania budynków.

Przykłady nowoczesnych rozwiązań

Coraz popularniejsze staje się także instalowanie własnych systemów zasilania, takich jak odnawialne źródła energii, np. instalacja paneli fotowoltaicznych lub układy kogeneracyjne CHP.

Poniżej podano przykłady budynków użyteczności publicznej, które zasilane są ze źródeł rozproszonych.

Budynki, w których wykorzystano ogniwo paliwowe:

  • w szpitalu Rhön-Klinikum w Bad Neustadt w 2000 r. zainstalowane zostało jedno z najdłużej pracujących ogniw paliwowych.
    Urządzenie HotModule ma moc elektryczną 250 kW i pozwala na wytworzenie 180 kW ciepła,
  • w szpitalu St. Agnes Hospital w Bocholt (Niemcy) zainstalowano ogniwo paliwowe PureCell(R) Model 200 (o mocy 200 kW).
    Ogniwo paliwowe wytwarza energię elektryczną oraz ciepło, a także zapewnia produkcję chłodu do urządzeń klimatyzacyjnych.
    Dostępność ogniwa paliwowego wynosi ok. 97%,
  • w szpitalu St. Helena Hospital w Napa Valley (Kalifornia) zainstalowano w 2009 roku ogniwo paliwowe PureCell(R) Model 400 (o mocy 400 kW),
  • w szpitalu Hartford Hospital w Connecticut zainstalowane zostało ogniwo paliwowe o mocy 1,4 MW,
  • szpital Sutter Health’s w Santa Rosa (USA) wyposażony został w ogniwo paliwowe o mocy 375 kW co zapewnia ponad 70% zapotrzebowania na energię elektryczną.

Wykorzystanie jednostek kogeneracyjnych:

  • w Stanach Zjednoczonych w kilku szpitalach zainstalowano jednostki kogeneracyjne, które służą do produkcji energii elektrycznej na potrzeby własne, a także produkują ciepło na potrzeby szpitala.
    - Szpital Johns Hopkins ma jednostkę CHP o mocy elektrycznej 15 MW,
    - Szpital Mayo Clinic o mocy elektrycznej 5.2 MW, a szpital Presbyterian w Nowym Jorku układ kogeneracyjny o mocy 7.5 MW.
    - W szpitalu Christian Health Care Center w Wyckoff (stan New Jersey) pracuje mikroturbina kogeneracyjna o mocy elektrycznej 260 kW,
    - Uniwersytet w Pinceton zasilany jest 15 MW turbiną gazową, która poza produkcją energii elektrycznej wykorzystywana jest także do produkcji ciepła i chłodu. a kampus uniwersytecki posiada również 6 MW generatory awaryjne, które są wykorzystywane do zasilania instalacji krytycznych.
    Podczas huraganu Sandy uniwersytet był w stanie kontynuować pracę normalnie dzięki własnym źródłom zasilania,
    - Uniwersytet w Luizjanie posiada turbiny gazowe o łącznej mocy 23,7 MW, które zapewniają zapotrzebowanie na ponad 60% energii elektrycznej. Obie turbiny współpracują z kotłami odzysknicowymi, co zapewnia również pokrycie zapotrzebowania na ciepło,
    - Z kolei w New Jersey koło Nowego Jorku tamtejszy college wykorzystuje jako źródło energii elektrycznej i ciepła turbinę o mocy 5,2 MW. Turbina zapewnia około 90% zapotrzebowania na energię elektryczną.
    Podczas huraganu Sandy turbina przeszła w „tryb wyspowy” i pomimo zerwania połączenia kampusu z systemem elektroenergetycznym, wszystkie budynki mogły funkcjonować mimo zakłóceń sieciowych,
    - College w Salem
    w stanie Nowy Jork zasilany jest z trzech mikroturbin o łącznej mocy 300 kW. Mikroturbiny zapewniają około 80% energii elektrycznej i 100% potrzeb grzewczych i chłodniczych.

Wykorzystanie paneli fotowoltaicznych:

  • Szpital St. Peter’s University Hospital w New Brunswick (New Jersey – USA) zainstalował panele fotowoltaiczne o mocy przekraczającej 21 MW. Projekt został zrealizowany w 2011 roku,
  • w Haiti, w miejscowości Mirebalais (ok. 60 km od stolicy Port-au-Prince) lokalny szpital został wyposażony w 1800 paneli fotowoltaicznych o mocy 280 W każdy. Łączna moc to ponad 500 kW. Energia dodatkowo magazynowana jest w akumulatorach aby zapewnić ciągłość dostaw energii elektrycznej,
  • Szpital Queensland Health (USA) ma zainstalowane panele fotowoltaiczne o mocy 266 kW, co pozwala na wyprodukowanie ok. 385 kWh energii elektrycznej rocznie.

Przykłady polskich rozwiązań:

  • w Wojewódzkim Specjalistycznym Szpitalu im dr. Wł. Biegańskiego w Łodzi, w ramach programu oszczędnościowego energii elektrycznej zainstalowano ogniwa fotowoltaiczne o łącznej mocy 219 kW. Inwestycja oficjalnie otwarta została w październiku 2012 r., dzięki czemu szpital znacznie obniżył swój pobór energii od zewnętrznych dostawców, a równocześnie zyskał dodatkowe rezerwowe źródło zasilania oraz stał się obiektem spełniającym wszelkie normy środowiskowe w zakresie ochrony atmosfery.
    Każdy pawilon szpitala ma własną instalację fotowoltaiczną, z której energia jest wykorzystywana na potrzeby własne oddziałów, ale także istnieje możliwość przesyłania energii między pawilonami w zależności od zapotrzebowania.
    System jest również wyposażony w akumulatory, które gromadzą część energii i pozwalają na jej użytkowanie w godzinach nocnych.
    Dodatkowo szpital został objęty programem dotyczącym zainstalowania jednostki trigeneracyjnej, która ma zapewnić niezależność zasilania w energię elektryczną oraz ciepło, a także ma produkować chłód na potrzeby klimatyzacji.
  • Wojewódzki Szpital Specjalistyczny w Legnicy od 2014 roku posiada własną instalację kogeneracyjną do wytwarzania energii elektrycznej i ciepła.
    Jednostka kogeneracyjna jest zasilana gazem ziemnym i ma moc 100 kW energii elektrycznej oraz 200 kW energii cieplnej, dzięki czemu wytwarza energię cieplną na potrzeby ciepłej wody użytkowej, ale również zasila w części budynki szpitala w energię elektryczną,
  • Wojewódzki Szpital Specjalistyczny w Radomiu dzięki wsparciu z funduszy europejskich zrealizował projekt zasilania szpitala za pomocą źródeł odnawialnych.
    - Po pierwsze, powstał system kogeneracyjny o mocy elektrycznej 1166 kW i cieplnej 1150 kW, wytwarzający ciepło i energię z gazu.
    - Dodatkowo na dachu jednego z budynków zainstalowano ogniwa fotowoltaiczne, a także postawiono wiatrak, z którego energia wykorzystywana jest do zewnętrznego oświetlania szpitala.

Podsumowanie

Zagadnienie zasilania budynków użyteczności publicznej, szczególnie tych o specjalnych wymaganiach technicznych, to niezwykle ważny temat. Generacja rozproszona znajduje coraz szersze zastosowania, które w wielu przypadkach mogą poprawić pewność zasilania.

Przy zasilaniu szczególnie ważnych obiektów ważne są następujące podstawowe zagadnienia:

  • gwarancja dostaw energii – konieczność zapewnienia bezpiecznej ilości energii o odpowiedniej jakości,
  • stała dostępność energii zasilającej gwarantująca optymalną pracę zasilanych systemów,
  • niezawodna eksploatacja instalacji, czyli stawianie na jakość elementów systemów zasilających oraz instalacji,
  • efektywność energetyczna, tzn. odpowiednie zarządzanie instalacjami w celu uzyskania minimalizacji zużycia energii.

Rozwiązania technologiczne z wykorzystaniem źródeł generacji mogą zapewnić ciągłość zasilania przy równoczesnym spełnieniu wymogów bezpieczeństwa.

Rozwój nowych technologii gwarantuje coraz lepsze współdziałanie wszelkich elementów systemu zasilania ze sobą, a także zwiększa ochronę i bezpieczeństwo przy równoczesnym wzroście efektywności energetycznej i ekonomicznej.

Aby zapewnić pewność zasilania podczas awarii systemu elektroenergetycznego, system źródła rezerwowego, jakim mogą być źródła generacji rozproszonej, musi posiadać następujące cechy:

  • możliwość „black startu”, co często wiąże się z koniecznością uruchamiania z zasilania bateryjnego lub innego dodatkowego systemu zasilania w energię elektryczną, które pozwolą go uruchomić niezależnie od sieci,
  • generatory muszą mieć zdolność do pracy niezależnie od sieci elektroenergetycznej,
  • generatory mikroturbin lub generatory prądu stałego (ogniwa paliwowe) muszą mieć instalacje falownikowe, które mogą pracować niezależnie sieci elektroenergetycznej,
  • wielkość systemów źródeł generacji rozproszonej musi być dopasowana do krytycznych obciążeń w obiekcie, dotyczy to również zaopatrzenia w ciepło dla układów CHP,
  • urządzenia sterujące systemu źródła rezerwowego muszą być w stanie prawidłowo odłączyć się od sieci elektroenergetycznej i przełączyć się na dostarczanie energii elektrycznej do krytycznych instalacji obiektu.

Literatura

  1. Markiewicz H., Klajn A. Jakość zasilania – poradnik. Pewność zasilania. Układy rezerwowego zasilania odbiorców, 2003.
  2. Rozporządzenie Ministra Zdrowia z dnia 26 czerwca 2012 r. w sprawie szczegółowych wymagań, jakim powinny odpowiadać pomieszczenia i urządzenia podmiotu wykonującego działalność leczniczą (DzU z dnia 29 czerwca 2012 r.).
  3. Strzałka-Gołuszka K., Strzałka J., Praktyczne sposoby poprawy niezawodności zasilania i jakości energii elektrycznej, Biuletyn Techniczny Nr 2 (46) 2010.
  4. Seip G.: Elektrische Installationstechnik. T1. Berlin, Munchen, Simens, Aktiengesellschaft 1993.
  5. Markiewicz H., Klajn A., Pewność zasilania. Układy rezerwowego zasilania odbiorców. (www.miedz.org.pl)
  6. http://www.engineering.com/ElectronicsDesign/ElectronicsDesignArticles/ArticleID/5883/Solar-Powered-Hospital.aspx
  7. http://www04.abb.com/global/auabb/auabb500.nsf!OpenDatabase&db=/global/auabb/auabb504.nsf&v=DB2&e=us&url=/global/seitp/seitp202.nsf/0/BE3F8E17E669BC65C12579970011D4E2!OpenDocument
  8. http://investors.canadiansolar.com/phoenix.zhtml?c=196781&p=irol-newsArticle&ID=1608695
  9. http://www.prnewswire.com/news-releases/fuel-cell-at-german-hospital-tops-10-million-kilowatt-hours-of-operation-56795852.html
  10. http://www.prnewswire.com/news-releases/st-helenas-hospital-orders-new-model-400kw-fuel-cell-from-utc-power-64853322.html
  11. http://www.fuelcellenergy.com/applications/clean-natural-gas/on-site-power-generation/universities-healthcare/
  12. http://www.hfmmagazine.com/display/HFM-news-article.dhtml?dcrPath=/templatedata/HF_Common/NewsArticle/data/HFM/Magazine/2015/Apr/upfront-fuel-cell
  13. Dołęga W., układy zasilania obiektów ochrony zdrowia, INPE nr. Nr 182–183, s. 29-38.
  14. Wiatr J., Miegoń M., Zasilanie budynków użyteczności publicznej oraz budynków mieszkalnych w energię elektryczną, „Niezbędnik Elektryka”, „elektro.info”, Warszawa 2011.

Chcesz być na bieżąco? Zapisz się do naszego newslettera!

Galeria zdjęć

Tytuł
przejdź do galerii

Komentarze

Najnowsze produkty i technologie

BALLISTOL – jakość i wszechstronność!

BALLISTOL – jakość i wszechstronność! BALLISTOL – jakość i wszechstronność!

Rynek wszelkiego rodzaju czyścideł i smarowideł dla broni jest obecnie bardzo mocno rozbudowany. Mnogość producentów, marek, może przyprawić o zawrót głowy. Co wybrać? Co będzie najlepsze do czyszczenia...

Rynek wszelkiego rodzaju czyścideł i smarowideł dla broni jest obecnie bardzo mocno rozbudowany. Mnogość producentów, marek, może przyprawić o zawrót głowy. Co wybrać? Co będzie najlepsze do czyszczenia karabinu, co do sztucera, a co do pistoletu? Wiadomo, że tak samo jak myć ręce, szczególnie w obliczu Covid-19, trzeba dbać o czystość broni. Dzięki temu służyć nam będzie niezawodnością i perfekcyjnym działaniem przez długie lata.

Elementy instalacji przemysłowej

Elementy instalacji przemysłowej Elementy instalacji przemysłowej

Elementy instalacji elektrycznej w domu zasadniczo różnią się od instalacji pracującej w fabrykach czy warsztatach. Specyfika zakładów przemysłowych wymaga zastosowania określonych elementów instalacji....

Elementy instalacji elektrycznej w domu zasadniczo różnią się od instalacji pracującej w fabrykach czy warsztatach. Specyfika zakładów przemysłowych wymaga zastosowania określonych elementów instalacji. Omówimy dzisiaj gniazda, wtyczki i przewody przemysłowe, porównując je do odpowiedników, które są stosowane w naszych domach.

UPS-y kompensacyjne

UPS-y kompensacyjne UPS-y kompensacyjne

Urządzenia zasilania bezprzerwowego są niezbędnym elementem układów zasilania wrażliwych odbiorów, procesów technologicznych, zasilania centrów danych i układów automatyki. Środowisko techniczne, w jakim...

Urządzenia zasilania bezprzerwowego są niezbędnym elementem układów zasilania wrażliwych odbiorów, procesów technologicznych, zasilania centrów danych i układów automatyki. Środowisko techniczne, w jakim te urządzenia funkcjonują, opisują normy na urządzenia odbierające energię z sieci energetycznej oraz normy i wymagania na sieć zasilającą, w szczególności wymagania na jakość energii elektrycznej dostarczanej przez operatora systemu dystrybucji energii OSD.

Valena Allure – ikona designu

Valena Allure – ikona designu Valena Allure – ikona designu

Valena Allure to nowa seria osprzętu firmy Legrand, łącząca wysmakowaną awangardę i nowoczesność. Wyróżniający ją kształt ramek oraz paleta różnorodnych materiałów zachęcają do eksperymentowania. Valena...

Valena Allure to nowa seria osprzętu firmy Legrand, łącząca wysmakowaną awangardę i nowoczesność. Wyróżniający ją kształt ramek oraz paleta różnorodnych materiałów zachęcają do eksperymentowania. Valena Allure pomoże z łatwością przekształcić Twój dom w otoczenie pełne nowych wrażeń i stanowić będzie źródło kolejnych inspiracji.

Bezpieczeństwo podczas prac serwisowych

Bezpieczeństwo podczas prac serwisowych Bezpieczeństwo podczas prac serwisowych

Niezależnie od tego, gdzie chcesz zastosować program Lockout/Tagout, firma Brady będzie Cię prowadzić i wspierać. Nasze kompleksowe rozwiązanie Lockout/Tagout obejmuje innowacyjne kłódki z rozbudowanym...

Niezależnie od tego, gdzie chcesz zastosować program Lockout/Tagout, firma Brady będzie Cię prowadzić i wspierać. Nasze kompleksowe rozwiązanie Lockout/Tagout obejmuje innowacyjne kłódki z rozbudowanym planowaniem kluczy, specjalistyczne blokady zabezpieczające, praktyczne oprogramowanie i doskonałe usługi obejmujące identyfikację punktów kontroli energii oraz najlepsze w swojej klasie tworzenie procedur.

Słowniczek najważniejszych pojęć z branży elektrycznej

Słowniczek najważniejszych pojęć z branży elektrycznej Słowniczek najważniejszych pojęć z branży elektrycznej

Znasz to uczucie, gdy wchodząc do sklepu stacjonarnego albo przeszukując największe internetowe sklepy elektryczne, czujesz się zagubionym i niepewnym? Wśród tysięcy produktów i oznaczeń nie wiesz jaki...

Znasz to uczucie, gdy wchodząc do sklepu stacjonarnego albo przeszukując największe internetowe sklepy elektryczne, czujesz się zagubionym i niepewnym? Wśród tysięcy produktów i oznaczeń nie wiesz jaki produkt spełni Twoje oczekiwania i co ważne – stanie się bezpiecznym i funkcjonalnym?

Rejestratory sieciowe NVR – czym różnią się od DVR, do czego są przeznaczone?

Rejestratory sieciowe NVR – czym różnią się od DVR, do czego są przeznaczone? Rejestratory sieciowe NVR – czym różnią się od DVR, do czego są przeznaczone?

W przeciwieństwie do rejestratorów DVR urządzenia NVR służą do obsługi kamer wykorzystujących protokół internetowy. Urządzenia te nie potrzebują dodatkowego okablowania do transferowania danych – pobierają...

W przeciwieństwie do rejestratorów DVR urządzenia NVR służą do obsługi kamer wykorzystujących protokół internetowy. Urządzenia te nie potrzebują dodatkowego okablowania do transferowania danych – pobierają je przez internet od skonfigurowanych ze sobą kamer IP. Co jeszcze warto wiedzieć o rejestratorach sieciowych NVR?

Nowoczesne zespoły zabezpieczeń WN typu e2TANGO-2000

Nowoczesne zespoły zabezpieczeń WN typu e2TANGO-2000 Nowoczesne zespoły zabezpieczeń WN typu e2TANGO-2000

Wdrożenie platformy zabezpieczeń typu e2TANGO dla średnich napięć zaowocowało pozytywnym odbiorem przez klientów oraz jednoczesne sugestie, aby rozszerzyć ofertę firmy o zabezpieczenia WN. Ideą...

Wdrożenie platformy zabezpieczeń typu e2TANGO dla średnich napięć zaowocowało pozytywnym odbiorem przez klientów oraz jednoczesne sugestie, aby rozszerzyć ofertę firmy o zabezpieczenia WN. Ideą podczas tworzenia platformy automatyki zabezpieczeniowej WN było zapewnienie odbiorców o całkowitej pewności działania strony sprzętowej oraz oprogramowania i algorytmów.

Odnawialne źródła energii, a krajowe bilanse energetyczne w roku 2017

Odnawialne źródła energii, a krajowe bilanse energetyczne w roku 2017 Odnawialne źródła energii, a krajowe bilanse energetyczne w roku 2017

Odnawialne źródła energii - jeśli chodzi o ich udział w Polskiej gospodarce, to odnotowuje się wzrost OZE z roku na rok. Niezaprzeczalnie nadal najwięcej energii w naszym kraju pochodzi ze źródeł konwencjonalnych,...

Odnawialne źródła energii - jeśli chodzi o ich udział w Polskiej gospodarce, to odnotowuje się wzrost OZE z roku na rok. Niezaprzeczalnie nadal najwięcej energii w naszym kraju pochodzi ze źródeł konwencjonalnych, z paliw kopalnych, takich jak węgiel kamienny, brunatny, gaz ziemny czy ropa naftowa. Ciągłe uzależnienie kraju od dostaw gazu i ropy, nie oddziałuje pozytywnie na stan gospodarki czy poczucie komfortu społeczeństwa z zakresu energetyki, a w tym podwyżek cen za energię elektryczną. Nie...

Nowoczesne oświetlenie Neonica

Nowoczesne oświetlenie Neonica Nowoczesne oświetlenie Neonica

Podczas remontu mieszkania, domu, pokoju czy biura, lub w trakcie planowania od samego początku ważnej dla nas przestrzeni, najczęściej w głowie mamy już przygotowaną wizję lub koncepcję. Plany te dotyczą...

Podczas remontu mieszkania, domu, pokoju czy biura, lub w trakcie planowania od samego początku ważnej dla nas przestrzeni, najczęściej w głowie mamy już przygotowaną wizję lub koncepcję. Plany te dotyczą zarówno układu mebli, wykorzystanych materiałów czy koloru ścian. Jednak przede wszystkim warto dokładnie i z uwagą podjąć decyzje związane z wyborem odpowiedniego oświetlenia.

Bezprzerwowy System Zasilania Merus UPQ

Bezprzerwowy System Zasilania Merus UPQ Bezprzerwowy System Zasilania Merus UPQ

Bezprzerwowy System Zasilania Merus UPQ to innowacyjna koncepcja, łącząca funkcje zasilacza UPS i aktywnego filtra harmonicznego w jedno solidne rozwiązanie.

Bezprzerwowy System Zasilania Merus UPQ to innowacyjna koncepcja, łącząca funkcje zasilacza UPS i aktywnego filtra harmonicznego w jedno solidne rozwiązanie.

Czy wykwalifikowani elektrycy muszą aż tyle robić ręcznie?

Czy wykwalifikowani elektrycy muszą aż tyle robić ręcznie? Czy wykwalifikowani elektrycy muszą aż tyle robić ręcznie?

Rosnąca ilość zleceń, coraz bardziej złożone projekty oraz niewystarczająca ilość specjalistów daje się we znaki również w branży produkcji aparatury sterowniczej. Firmy Rittal i Eplan zauważyły to wyzwanie...

Rosnąca ilość zleceń, coraz bardziej złożone projekty oraz niewystarczająca ilość specjalistów daje się we znaki również w branży produkcji aparatury sterowniczej. Firmy Rittal i Eplan zauważyły to wyzwanie i zapoczątkowały wspólny projekt – zintegrowany łańcuch wartości, czyli systemowe podejście do optymalizacji i industrializacji procesów prefabrykacji szaf sterowniczych i rozdzielnic.

Copyright © 2004-2019 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.
Portal Budowlany - Elektro.Info.pl

Ta witryna wykorzystuje pliki cookies do przechowywania informacji na Twoim komputerze. Pliki cookies stosujemy w celu świadczenia usług na najwyższym poziomie, w tym w sposób dostosowany do indywidualnych potrzeb. Korzystanie z witryny bez zmiany ustawień dotyczących cookies oznacza, że będą one zamieszczane w Twoim urządzeniu końcowym. W każdym momencie możesz dokonać zmiany ustawień przeglądarki dotyczących cookies. Nim Państwo zaczną korzystać z naszego serwisu prosimy o zapoznanie się z naszą polityką prywatności oraz Informacją o Cookies. Więcej szczegółów w naszej Polityce Prywatności oraz Informacji o Cookies. Administratorem Państwa danych osobowych jest Grupa MEDIUM Spółka z ograniczoną odpowiedzialnością Sp.K., nr KRS: 0000537655, z siedzibą w 04-112 Warszawa, ul. Karczewska 18, tel. +48 22 810-21-24, właściciel strony www.elektro.info.pl. Twoje Dane Osobowe będą chronione zgodnie z wytycznymi polityki prywatności www.elektro.info.pl oraz zgodnie z Rozporządzeniem Parlamentu Europejskiego i Rady (UE) 2016/679 z dnia 27 kwietnia 2016r i z Ustawą o ochronie danych osobowych Dz.U. 2018 poz. 1000 z dnia 10 maja 2018r.