Hur förnybar energi påverkar säkerheten för elbelastning och infrastruktur

Förnybara energikällor som vind-, sol- och vattenkraft, inklusive batterilagring, står nu för ungefär 30% av Förenta staternas’ elnät. I takt med att fler företag tar till sig dessa resurser och integrerar dem i befintliga system växer antalet. Konsumenternas efterfrågan ligger i linje med detta skifte, vilket motiverar branscher från IT till sjukvård och offshore-borrning att använda sådana förnybara resurser.

Användningen av nya energiresurser är bra. Det bidrar till att minska belastningen på den nuvarande infrastrukturen. Det säkerställer att människor har tillgång till energi oavsett var de befinner sig i landet. Säkerheten måste dock vara en prioritet. Att använda en solcellsanläggning på en kommersiell mjölkgård eller en vindturbin på en avlägsen fordonsdepå påverkar direkt hur elektriska laster beter sig. Dubbelriktade strömvägar, felströmsinterferenser och varierande wattalkrav ökar riskerna för utrustning, inventarier, byggnader och människoliv.

Varför integrationen av förnybar energi skapar nya förutsättningar för elförsörjningen

Flera statsstödd finansiell verksamhet Incitamenten för förnybar energi omfattar lån, skattelättnader och bidrag. Även om dessa kan skifta under olika administrationer är den långsiktiga trenden mot att anta sådan teknik positiv.

Problemet är hur den elektriska miljön förändras efter integrationen. Strömmen flödar inte längre från nätet till förbrukarna. Istället genereras energi på plats, som hämtas från och levereras till elbolaget. Denna förändring är ofta mer komplex än vad äldre system kan hantera.

Den första förändringen är dubbelriktat kraftflöde. Sol och vind pressar tillbaka energi genom distributionsutrustningen. Denna returkraft gör att ledare och transformatorer leder mer ström i riktningar som inte var avsedda från början i installationsdesignen.

Nästa förändring är intermittens. En lång period av molniga dagar kan påverka solcellernas effektivitet. Detsamma gäller om vindproduktionen varierar från säsong till säsong. Dessa snabba svängningar tvingar nätanslutningar, generatorer och batteribanker att kompensera. Varje kompensation är en mikroöverspänning som utsätter ställverk och distributionspaneler för ytterligare påfrestningar.

Spänningsvariationerna ökar också. De flesta förnybara system har inbyggda regulatorer som ser till att växelriktarna förblir konsekventa och kontrollerade, men de kan inte helt jämna ut plötsliga produktionsförändringar. Dessa leder naturligt till spänningshöjningar, obalans i neutralled och harmonisk distorsion. Lägg till batterilagring så får du ytterligare ett helt lager av laddnings- och urladdningscykler från plötsliga övergångar i belastningsbeteende.

Poängen är att om du ska “uppgradera” eller integrera en förnybar resurs för energiproduktion i din kommersiella eller industriella anläggning måste du rådgöra med elingenjörer gilla oss på Dreiym för att undvika framtida risker.

Risker för anläggningens infrastruktur när belastningsmönster förändras

Trots dessa risker övergår allt fler anläggningar till att helt eller delvis integrera förnybar energi. Problemet är nu hur man ska se till att allt fungerar säkert före, under och efter sådana övergångar. Förnybara system försämrar ofta elkvaliteten på ett sätt som de flesta anläggningsansvariga inte kan förutse.

Titta på en anläggning för förvaring av kylvaror, till exempel mediciner. Dessa måste hållas inom specifika temperaturintervall, annars riskerar man att behöva kassera lagret på grund av FDA:s säkerhetsbestämmelser. Om anläggningens kraftsystem misstolkar förnybar backfeed som feltillstånd kan det leda till felutlösningar, driftstopp och oplanerade avbrott. Det innebär att alla livräddande mediciner snabbt blir förlorade inventarier, vilket orsakar irreparabel skada för verksamheten och dess kunder.

Titta på en produktionsanläggning. Inverterbaserad utrustning från ett vindkraftverk kan ge upphov till övertoner. Dessa system stör motorer, transportörer och robotteknik och förkortar livslängden för viktiga komponenter. Problemet är att risken inte tar slut där.

• Batterilagringssystem: “Batteribanker” med hög kapacitet (rum eller utrymmen med flera batterier) koncentrerar en stor mängd energi till ett litet utrymme. Det ökar felpotentialen och risken för termisk skenande på grund av dålig ventilation, avstånd eller miljöförhållanden.
• Ljusbåge och jordning: Felströmsbidrag från solceller eller batteribanker förstärker incidentenergin. Det förskjuter skyddsåtgärdernas utlösningstid, vilket kräver uppdateringar av reläer, säkringar och samordningsstrategier. Som svar på detta måste äldre studier av ljusbågar uppdateras, liksom kraven på jordning på grund av ytterligare lastbalansering.
• Mänsklig säkerhet: Risken för exponering av människor är verklig. Underhållspersonal kommer sannolikt att uppleva problem vid synkronisering av växelriktare eller hantering av kopplingsdosor som är kopplade till förnybara kretsar. Backfeed kan förbli strömförande, vilket är anledningen till att rutiner för låsning/taggning måste finnas på plats för att förhindra stötar, brännskador eller brandrisk.
• Lagstiftning & försäkring: Du kommer att behöva ta på dig nya ansvarsområden för att uppfylla kraven för kraftsystem med flera källor, inklusive dokumentation, testning och verifiering. Försäkringsbolagen kan komma att kräva kriminaltekniska utvärderingar och jordningstester innan de slår över till vind-, sol- och vattenkraft.

Det handlar om allt från arbete på hög höjd i en vindturbin till kemisk exponering i ett batterirum. Införandet av förnybara energikällor innebär en större börda för riskhanteringsteamet. Det ger en mängd fördelar, men bara så länge du följer de nödvändiga stegen för långsiktigt underhåll och riskreducering.

Hur anläggningar kan verifiera korrekt integrering av förnybar energi och minimera riskerna

Kommersiella och industriella anläggningar måste utvärdera hur ett nytt förnybart system eller en ny tillgång kan interagera med den befintliga elektriska infrastrukturen. Du måste mäta lastförskjutning under nya förhållanden och avgöra om installationen matchar det faktiska systemets stressbeteende.

Börja med att dokumentera allt. Lägg bara till förnybar energi med hjälp av avancerade elektriska kartor och ritningar, och se till att uppdatera dem under installationernas gång. En omfattande systemkarta med exakta diagram säkerställer att underhållsteam och tekniker på ett säkert och konsekvent sätt kan se till att systemen fungerar smidigt.

Därefter bör du noggrant undersöka växelriktarinställningar och driftsättningsrapporter. Växelriktare är avgörande för att hantera synkronisering, anti-ölandning, skydd, ramphastigheter och harmonisk produktion. Utan korrekt programmering baserad på anläggningens lastprofil kan du förvänta dig instabil ström eller spänningshöjningar i kritiska zoner.

Kvalificerade elingenjörer måste göra om beräkningarna av felströmmen. Vind-, sol- och vattenkraftkällor ökar den tillgängliga felenergin. Det kommer att påverka valet av brytare, samordning av säkringar och gränser för ljusbågsflash.

Slutligen vill du ha regelbundna jordtest och rapporter om elektrisk lastbalansering. Detta säkerställer att all felström förblir säker i förhållande till källan, utan att öka risken för personalen. Lite förebyggande arbete räcker långt för att hålla försäkringspremierna på acceptabla nivåer samtidigt som du kan dra nytta av de ekonomiska fördelarna och fördelarna för ditt rykte med att övergå till förnybara energikällor.

Stärk din anläggnings strategi för förnybar säkerhet

Anledningen till att vi rekommenderar vårt team av erfarna, professionella el- och kriminaltekniker är att förnybar energi kräver strategier som är skräddarsydda för varje anläggning och verksamhet. Det kan inkludera flera olika taktiker som t.ex:

• Lastomvandling för att minska överbelastade tillgångar
• Selektiv samordning som uppdateras när felströmmarna ändras
• Harmoniska filter och effektkonditionerare för att stabilisera inverterdriven kraft
• Segregering av förnybara kretsar för att förhindra backfeed
• Grundläggande redesign för nätverk
• Minska risken för stötar, fel och brand
• Säkerställa korrekta ventilationsvägar och riskzoner
• Alltid ha ett undertryckningssystem som är anpassat till de resurser som finns på plats

Genom att låta ett tredjepartsteam utvärdera dessa system kan ledningen, kunderna och försäkringsgivarna känna sig trygga med att riskerna har minskats. På så sätt kan du fira att du minskar användningen av fossila bränslen eller sänker kostnaderna som kan föras över på konsumenterna på ett sätt som bara stärker ditt rykte.

På Dreiym Engineering vill vi hjälpa dig att få det erkännandet. Våra team har över 30 års erfarenhet och kallas ofta in som expertvittnen efter en brand eller explosion. Vi vet exakt vad vi ska leta efter, med hjälp av beprövade vetenskapliga metoder och korrekta branschförfaranden, från infraröd skanning med drönare till kriminalteknik. Vi kan hjälpa dig att se till att du får ut mesta möjliga av din nya energikälla samtidigt som vi minskar risken för faror.

Ring oss idag på Dreiym Engineering för att boka en konsultation, och låt oss prata om vart du vill att dina energibehov ska gå nästa gång.