Jak energia odnawialna wpływa na obciążenie elektryczne i bezpieczeństwo infrastruktury

Odnawialne źródła energii, takie jak energia wiatrowa, słoneczna i wodna, które obejmują magazynowanie energii w akumulatorach, stanowią obecnie mniej więcej 30% Stanów Zjednoczonych’ sieci energetycznej. W miarę jak coraz więcej firm korzysta z tych zasobów i integruje je z obecnymi systemami, liczba ta rośnie. Popyt konsumencki jest zgodny z tą zmianą, motywując branże od IT, przez opiekę zdrowotną, po wiercenia morskie, do przyjęcia takich odnawialnych zasobów.

Wykorzystanie nowych źródeł energii jest świetne. Pomaga zmniejszyć obciążenie obecnej infrastruktury. Zapewnia ludziom dostęp do energii bez względu na to, gdzie się znajdują. Priorytetem musi być jednak bezpieczeństwo. Korzystanie z paneli słonecznych na komercyjnej farmie mlecznej lub turbin wiatrowych w odległej zajezdni pojazdów ma bezpośredni wpływ na zachowanie obciążeń elektrycznych. Dwukierunkowe ścieżki zasilania, zakłócenia prądu zwarciowego i różne zapotrzebowanie na moc zwiększają ryzyko dla sprzętu, zapasów, budynków i życia ludzkiego.

Dlaczego integracja odnawialnych źródeł energii tworzy nowe realia elektryczne

Kilka finansowe wspierane przez rząd Zachęty dla odnawialnych źródeł energii obejmują pożyczki, ulgi podatkowe i dotacje. Chociaż mogą się one zmieniać pod rządami różnych administracji, długoterminowa tendencja do przyjmowania takich technologii jest pozytywna.

Problem polega na tym, jak zmienia się środowisko elektryczne po integracji. Energia nie przepływa już z sieci do odbiorników. Zamiast tego energia jest generowana na miejscu, pobierana i dostarczana do zakładu energetycznego. Ta zmiana jest często bardziej złożona niż starsze systemy mogą sobie z nią poradzić.

Pierwszą zmianą jest dwukierunkowy przepływ energii. Energia słoneczna i wiatrowa przepycha energię z powrotem przez urządzenia dystrybucyjne. Ta siła zwrotna powoduje, że przewody i transformatory przenoszą więcej prądu w kierunkach nieprzewidzianych początkowo w projekcie instalacji.

Kolejną zmianą jest nieciągłość. Długi okres pochmurnych dni może wpłynąć na wydajność energii słonecznej. To samo, jeśli moc wiatru zmienia się z sezonu na sezon. Te gwałtowne wahania zmuszają połączenia sieciowe, generatory i baterie akumulatorów do kompensacji. Każda kompensacja to mikro-uderzenie, które dodatkowo obciąża rozdzielnice i panele dystrybucyjne.

Wzrasta również zmienność napięcia. Większość systemów odnawialnych ma wbudowane regulatory, które zapewniają spójność i kontrolę falowników, ale nie są one w stanie w pełni wygładzić nagłych zmian produkcji. W naturalny sposób prowadzi to do wzrostu napięcia, braku równowagi neutralnej i zniekształceń harmonicznych. Jeśli dodamy do tego magazynowanie energii w akumulatorach, otrzymamy kolejną warstwę cykli ładowania i rozładowania wynikających z nagłych zmian w zachowaniu obciążenia.

Chodzi o to, że jeśli zamierzasz “zmodernizować” lub zintegrować odnawialne źródło energii do produkcji energii w swoim obiekcie komercyjnym lub przemysłowym, musisz skonsultować się z inżynierami elektrykami polub nas na Dreiym aby uniknąć przyszłego ryzyka.

Zagrożenia dla infrastruktury obiektu w przypadku zmiany wzorców obciążenia

Nawet biorąc pod uwagę te zagrożenia, coraz więcej obiektów przechodzi na częściową lub całkowitą integrację energii odnawialnej. Problemem staje się teraz zapewnienie bezpiecznego działania przed, w trakcie i po takim przejściu. Systemy odnawialne często pogarszają jakość zasilania w sposób, którego większość zarządców obiektów nie jest w stanie przewidzieć.

Warto przyjrzeć się obiektowi przeznaczonemu do przechowywania towarów chłodzonych, takich jak leki. Muszą one być przechowywane w określonych zakresach temperatur lub ryzykować konieczność pozbycia się zapasów ze względu na przepisy bezpieczeństwa FDA. Jeśli system zasilania obiektu błędnie zinterpretuje odnawialne zasilanie zwrotne jako warunki awarii, może to prowadzić do uciążliwych wyłączeń, przestojów i nieplanowanych przestojów. Oznacza to, że wszystkie te ratujące życie leki szybko stają się utraconymi zapasami, powodując nieodwracalne szkody dla firmy i jej klientów.

Spójrzmy na zakład produkcyjny. Sprzęt oparty na falownikach z systemu turbin wiatrowych może wprowadzać harmoniczne. Systemy te zakłócają pracę silników, przenośników i robotów, skracając żywotność istotnych komponentów. Problem w tym, że na tym ryzyko się nie kończy.

• Systemy magazynowania baterii: “Banki” akumulatorów o dużej pojemności (pomieszczenia lub przestrzenie z wieloma akumulatorami) koncentrują dużą ilość energii na małej przestrzeni. Zwiększa to potencjał usterek i ryzyko ucieczki termicznej z powodu słabej wentylacji, odstępów lub warunków środowiskowych.
• Rozbłysk łuku i uziemienie: Prąd zwarciowy z baterii słonecznych lub akumulatorów wzmacnia energię incydentu. Powoduje to przesunięcie czasów zadziałania środków ochronnych, wymagając aktualizacji przekaźników, bezpieczników i strategii koordynacji. W odpowiedzi, starsze badania łuku elektrycznego muszą zostać zaktualizowane, podobnie jak wymagania dotyczące uziemienia ze względu na dodatkowe równoważenie obciążenia.
• Bezpieczeństwo ludzi: Ryzyko narażenia ludzi jest realne. Ekipy konserwacyjne mogą napotkać problemy podczas synchronizacji falownika lub obsługi skrzynek przyłączeniowych podłączonych do obwodów odnawialnych. Sprzężenie zwrotne może pozostać pod napięciem, dlatego należy wdrożyć procedury lockout/tagout, aby zapobiec wstrząsom, oparzeniom lub ryzyku pożaru.
• Regulacje i ubezpieczenia: Konieczne będzie przyjęcie nowych obowiązków w zakresie zgodności systemów zasilania z wielu źródeł, w tym dokumentacji, testowania i weryfikacji. Ubezpieczyciele mogą wymagać ocen inżynierii sądowej i testów uziemienia przed przełączeniem na energię wiatrową, słoneczną i wodną.

W grę wchodzi wszystko, od pracy na wysokości przy turbinie wiatrowej po narażenie na działanie substancji chemicznych w akumulatorowni. Wprowadzenie odnawialnych źródeł energii stanowi większe obciążenie dla zespołu ds. zarządzania ryzykiem. Oferuje to wiele korzyści, ale tylko pod warunkiem przestrzegania niezbędnych kroków w zakresie długoterminowej konserwacji i ograniczania ryzyka.

Jak obiekty mogą zweryfikować prawidłową integrację odnawialnych źródeł energii i zminimalizować ryzyko?

Obiekty komercyjne i przemysłowe muszą ocenić, w jaki sposób każdy nowy system odnawialny lub zasób może współdziałać z obecną infrastrukturą elektryczną. Należy zmierzyć przesunięcie obciążenia w nowych warunkach i określić, czy instalacja jest zgodna z rzeczywistym zachowaniem systemu pod obciążeniem.

Na początek należy wszystko udokumentować. Odnawialne źródła energii należy dodawać wyłącznie przy użyciu zaawansowanych map i rysunków elektrycznych oraz aktualizować je podczas instalacji. Kompleksowa mapa systemu z dokładnymi schematami zapewnia, że zespoły konserwacyjne i technicy mogą bezpiecznie i konsekwentnie utrzymywać płynne działanie systemów.

Następnie należy dokładnie przeanalizować ustawienia falownika i raporty z uruchomienia. Falowniki mają kluczowe znaczenie dla zarządzania synchronizacją, przeciwdziałaniem wysiadaniu na ląd, ochroną, szybkością ramp i harmonicznymi na wyjściu. Bez odpowiedniego programowania opartego na profilu obciążenia obiektu, można spodziewać się niestabilnej mocy lub wzrostu napięcia w strefach krytycznych.

Wykwalifikowani inżynierowie elektrycy muszą ponownie przeprowadzić obliczenia prądu zwarciowego. Źródła energii wiatrowej, słonecznej i wodnej zwiększają dostępną energię zwarciową. Wpłynie to na wybór wyłącznika, koordynację bezpieczników i granice łuku elektrycznego.

Wreszcie, potrzebne są okresowe testy uziemienia i raporty dotyczące równoważenia obciążenia elektrycznego. Zapewni to, że cały prąd zwarciowy pozostanie bezpieczny w stosunku do źródła, bez zwiększania ryzyka dla personelu. Niewielkie działania prewencyjne znacznie przyczyniają się do utrzymania składek ubezpieczeniowych na akceptowalnym poziomie, a jednocześnie pozwalają cieszyć się korzyściami finansowymi i reputacyjnymi wynikającymi z przejścia na odnawialne źródła energii.

Wzmocnij strategię bezpieczeństwa odnawialnych źródeł energii w swoim obiekcie

Powodem, dla którego polecamy nasz zespół doświadczonych, profesjonalnych inżynierów elektrycznych i kryminalistycznych jest fakt, że energia odnawialna wymaga strategii dostosowanych do każdego obiektu i operacji. Może to obejmować kilka taktyk, takich jak:

• Przemodelowanie obciążenia w celu zmniejszenia przeciążenia aktywów
• Selektywna koordynacja, która aktualizuje się wraz ze zmianą prądów zwarciowych
• Filtry harmonicznych i kondycjonery mocy do stabilizacji zasilania falownika
• Segregacja obwodów odnawialnych w celu zapobiegania sprzężeniu zwrotnemu
• Przeprojektowanie uziemienia dla sieci
• Ograniczenie ryzyka porażenia prądem, awarii i pożaru
• Zapewnienie odpowiednich ścieżek wentylacji i stref zagrożenia
• Zawsze posiadanie systemu tłumienia dostosowanego do posiadanych zasobów.

Zlecenie oceny tych systemów zewnętrznemu zespołowi daje kierownictwu, klientom i ubezpieczycielom pewność, że ryzyko jest ograniczone. W ten sposób możesz świętować zmniejszenie zużycia paliw kopalnych lub obniżenie wydatków, które mogą zostać przeniesione na konsumentów w sposób, który tylko wzmocni Twoją reputację.

W Dreiym Engineering chcemy pomóc Ci uzyskać to uznanie. Nasze zespoły mają ponad 30-letnie doświadczenie i często są wzywane jako biegli sądowi po pożarze lub wybuchu. Wiemy dokładnie, czego szukać, stosując sprawdzone metody naukowe i odpowiednie procedury branżowe, od skanowania podczerwienią z drona po inżynierię sądową. Możemy pomóc Ci zapewnić maksymalne wykorzystanie nowego źródła energii, jednocześnie zmniejszając ryzyko niebezpieczeństwa.

Zadzwoń do nas już dziś w Dreiym Engineering, aby umówić się na konsultację i porozmawiać o tym, gdzie chcesz, aby Twoje potrzeby energetyczne poszły dalej.