Tarbimise juhtimine. võimalused lõpptarbijale ja võrgule

Transcription

1 Tarbimise juhtimine võimalused lõpptarbijale ja võrgule Dr.-Ing. Argo Rosin, Teadusprodekaan, Elektrotehnika instituut, Energeetikateaduskond, Tallinna Tehnikaülikool

2 Mõned tarbimisnumbrid leibkonda 10% ehk elektriboileri (1 kw) või radiaatori samaaegne tarbimine on 58 MW (ca 5% kogutarbimisest) Kui tööstuse osakaal 36% elektritarbimisest ja sellest ajamid tarbivad 60%, siis 10% säästu tööstusajamites tähendab aastas 160GWh kokkuhoidu (ca 19MW pidevat tootmisvõimsust). Kui kodutarbimise, äri- ja teenindussektori osakaal on 50% elektritarbimisest ja sellest valgustus tarbib 25%, siis 20% säästu valgustuses tähendab aastas ca 190GWh kokkuhoidu (ca 21MW pidevat tootmisvõimsust).

3 .ja veel numbreid Energiasääst: Uus kodumasin tarbib ühe tsükli jooksul 0,8 kwh vähem energiat kui vana. Aastas kasutatakse seadet u 100 korda. Aastane sääst energialt on seega 80 kwh. Kui vahetada välja seadet saaks kokku hoida 8 GWh elektrienergiat. (7400 t põlevkivi ja ~7300 t CO 2 ) Süsteemiteenus: Tüüpiline tööstusettevõte, kes omab vähemalt nelja 250 kw mootorit ja võib etteteatamisega oma tehase seisata hetkega Kui kontserni kuulub 10 ettevõtet positiivne reguleerimisreserv 10 MW Kui 100 sellist ettevõtet lepivad kokku, siis positiivne reguleerimisreserv 100 MW Näiteks: Aastal 2011, Eesti elektrisüsteem vajas 595 tunnil positiivset reguleerimisreservi vahemikus MW Keskmine tööstusettevõte teeb tehases kolmel nädala aastas hooldustöid (504 h) Avariireserve on veel vähem vaja ~200 h 100 MW avariireservelektrijaama ehitamine maksab 54 milj 3

4 Suund tarkvõrgule sh tarkadele majadele Tulevikus tarbijate roll elektrisüsteemis tõuseb: Turulised motivatsioonid suurtarbijatele Reaalajatariifid Automaatjuhtimissüsteemid Süsteemiteenused võrguoperaatoritele Süsteem liigub paratamatult detsentraliseerituse poole Mikrovõrgud, hajatootmine, lokaaltootmine, jne Alalisvooluvõrgud ja automaatjuhtimine hoonetes 4

5 Tarbimise juhtimine Staatiline (pikaajaline) tarbimise juhtimine Passiivne regulatiivsed meetmed Aktiivne tarbija valikud Dünaamiline (lühiajaline) tarbimise juhtimine Passiivne lepingulised meetmed (süsteemihaldur) Aktiivne tarbija osalemine, reageering välistele signaalidele (hinnad) MÕJU: Esimesel energia- ja kulutõhusus. Teisel tõhusam elektrituru toimimine ja elektrisüsteemi juhtimine. Elektrisüsteem vajab üha rohkem lühiajalist reguleerimisvõimsust Kas rajada kalleid genereerimisvõimsusi või kasutada ära olemasolevat potentsiaali?

6 Tarbimise juhtimise mõju elektrihinnale Jäik tarbimine D1 võib vabade tootmisressurssideta elektriturul esile kutsuda äärmuslikult kõrge hinna P1. Kasutades tarbimise juhtimise meetmeid on võimalik muuta tarbimist D2 paindlikumaks ja seeläbi olulisel vähendada elektrihinda P2. On hinnatud, et häireolukorraga (nt California elektrikriis 2000/2001) tipptunnil tarbimise vähendamine 5% võib esile kutsuda hinnalanguse kuni 50%. Lisaks muutub turg vähemtundlikuks tahtlike tootmispakkumiste tühistamise jms hinnamanipulatsioonide vastu.

7 Hind kui tarbimise juhtimise vahend Elektrihindade vahe börsil ( ) keskmine maksimaalne päevane turuhinna vahe 25,83 /MWh keskmine maksimaalne bilansienergia ostu-müügi vahe 49 /MWh bilansienergia ostu-müügi hinnavahe mood (kõige sagedamini esinev hinnavahe so 20 korda aastas, ca 6% päevadest) on 71 /MWh keskmine maksimaalne bilansienergia vahe on turuhinnast 2 korda suurem. Lähtuvalt sellest on tarbimise juhtimist kasulikum kasutada võimsuse reguleerimiseks

8 Reguleerimisvõimalused I Baseerub statistikaameti 2012 aasta leibkondade energiatarbimise uuringul ja eeldusel, et soojaveeboileri võimsus tagasihoidlik 1,5kW (tegelik hinnanguliselt 2kW) elektriradiaatori võimsus tagasihoidlik 1kW (mobiilne 1 2 kw, statsionaarsed N x 1kW) soojuspumpade keskmine võimsus on 6kW (Soojuspumba Liidu andmetel paigaldati soojuspumpa koguvõimsusega ca 440MW) kodumasinate üheaegsustegur ca 0,4 (kütteseadmetel külma ilmaga kaks korda suurem) Leibkondi 600 tuh. Elektriseadme liik Varustatuse osatäht., % Varustatus, tuh. leibkond Eeldatav seadme võimsus, kw Eeldatav sum. võimsus, MW Eeldatav regul.sum. võimsus, MW El. boiler 37, , ,2 El.radiaator 24, ,6 S.pump kodus 3, ,4 S.pump mujal ,6 Kokku ,8

9 Reguleerimisvõimalused II Baseerub statistikaameti 2012 aasta leibkondade energiatarbimise uuringul ja eeldusel, et Sügavkülmiku keskmine võimsus 40W nõudepesumasina keskmine võimsus 1,5kW Pesumasina keskmine võimsus 0,75kW (tegelik hinnanguliselt 1-1,5kW) pesumasinate üheaegsustegur ca 0,1 ja sügavkülmikutel 0,4 Leibkondi 600 tuh. Elektriseadme liik Varustatuse osatäht., % Varustatus, tuh. leibkond Eeldatav seadme võimsus, kw Eeldatav sum. võimsus, MW Eeldatav regul.sum. võimsus, MW Sügavkülmik 16% 96 0,04 3,8 1,5 Nõudepesumasin 15% 90 1, ,5 Pesumasin 89% 534 0,75 400,5 40 Kokku ca

10 Reguleerimise potentsiaal kokku Summeerides Muudest sektoritest soojuspumbad, Kontorihoonetest ja kodumajapidamistes pesumasinad, nõudepesumasinad, sügavkülmikud ja valgustuse jääb eeldatav juhitav võimsus vahemikku MW Spekulatsioon: Kui aastas igapäevaselt mängida 500MW-ga 1 3 tund bilansiturul so h, ja eeldusel, et bilansituru keskmine päevane elektrihinna vahe on 45 /MWh, siis saaks rääkida tarbimise juhtimise turust 8,2 25 milj.

11 kw kw Hinnapõhine juhtimisel sääst Sääst kuludelt Vähendatakse seadeväärtusi El. boiler Kuni 20% Kuni 35% Kuni 10 C Elektriküte Kuni 8% Kuni 8% Kuni 3 C Valgustus Kuni 22% Kuni 25% Heledust kuni 50% Energiasääst Sügavkülmik Tööpäev Olemasolev Kuni 40% Kuni 45% Kuni 8 C Valgustustite heledust hakatakse vähendama kui elektri tunnihind ületab päeva keskmist ja mitte rohkem kui 50%. Simulatsioon 2010 ja 2011 aasta turuhinna alusel Küte Juhtimisega 2,25 1,75 1,25 0, Olemasolev Puhkepäev Valgustus Juhtimisega

12 Kulutõhusus Energiatõhusus Soojavee elektriboileri hinnapõhine juhtimine 20% 15% D 10% 5% E 0% Kc =2 Kc =1,5 Kc =1 Kc =0,5 Mugavuskoefitsent 40% 35% 30% 25% 20% 15% 10% 5% 0% Kc =2 Kc =1,5 Kc =1 Kc =0,5 Mugavuskoefitsent A E G

13 Elektrihind, /MWh Boileri vee temperatuur, Adaptiivne hinnapõhine temperatuuri reguleerimine 600,00 500,00 400,00 300,00 200,00 Temperatuuri alandatakse kui hind tõuseb Lihtsalt suur tarbimine (vann) ,00 0, ,00 Elektrihind Vee temperatuur 20

14 Lokaalse tootmisega kombineeritud hinnapõhine tark tarbimine sh Elektrihind, /MWh Tootmine ja tarbimine, kw Ruumi temperatuuri hoidmine Soojaveeboilerites veetemperatuuri hoidmine Sügavkülmikutes temperatuuri hoidmine Elektrisalvesti laadimine ja tühjendamine Kõikvõimalike majapidamisseadmete sisse-ja väljalülimine Valgustite heleduse reguleerimine arvestades kehtestatud nõudeid Optimaalseima tulemuse saamiseks eeldab hinna ja toodangu osas prognooside olemasolu Madala hinna ja puuduliku tootmise korral suurendada võrgust tarbimist Kõrge hinna ja puuduliku tootmise korral vähendada võrgust tarbimist Elektrihind Tootmine Tarbimine võrgust Tarbimine taastuvallikast

15 Tarbimine, MW Üheaegsustegur Milliste mõjudega võrgule arvestada Seadmete üheaegsustegur enne väljalülimist ja peale sisselülimist pole sama. Mida pikemalt on kütte- või jahutusseade väljalülitatud, seda suurem on nende sisselülimisel koormus võrgule Üheaegsusteguri ulatuslik muutumine mõjutab kõikide ahelate ja seadmete toimimist sh kaitseautomaatide, kaabelduse, alajaamade jpm seadmete tööd ja eluiga investeeringuid alajaamadesse ja alajaamade seadmetesse Tarbimine enne juhtimist Tarbimine juhtimise tulemusel Üheaegsustegur juhtimise rakendamisel 0,8 0,7 0,6 0,5 0,4 0,3 0,2 0,1 0

16 Elektri säästuvõimalused tööstusharuti Allolevaid numbreid võtta teatava reservatsiooniga, sest reaalne sääst sõltub kasutatavast tehnoloogiast ja paljust muust. Reaalse säästu arvutamine eeldab tehase/tootmise detailset analüüsi Tööstusharu Toiduainetööstus Metallitööstus ja masinaehitus Keemiatööstus Paberitööstus ja trükindus Puidutööstus Võimalik sääst 10 20% 10 20% 10 15% 10 20% 10 25%

17 Juhitav võimsus installeeritud võimsusest Juhitav võimsus installeeritud võimsusest Juhtimise potentsiaal tselluloositööstuses 60% 55% 40% 20% 0% 10% 13% 8% 3% 1 h 2-6 h 6-48 h Vabalt juhitav suhteline võimsus Kogu juhitav suhteline võimsus Juhtimise potentsiaal puitu töötlevas tööstuses 80% 60% 40% 20% 0% 70% 40% 27% 27% 26% 11% 18% 7% 1h 2 h 2-71h h Kogu juhitav suhteline võimsus Vabalt juhitav suhteline võimsus

18 Puitu töötleva tööstuse tarbimise juhtimise potentsiaal Eestis Dünaamiline passiivne meede võimsused süsteemiteenuste pakkumiseks 1,5...3 MW tehase kohta suhteline juhitav võimsus tehase koguvõimsusest (70)% Dünaamiline aktiivne meede tootmisprotsessi omakulude vähenemine 2 4% Staatiline aktiivne meede reaktiivenergia kompenseerimine /a tehase kohta sagedusjuhtimine (otsene energiasääst) /a tehase kohta sagedusjuhtimine (hoolduskulude vähenemine) 17,25%

19 Teenindussektori ehk kontorihoonete võimalused säästuks Arvutuskeskustes suurim sääst on saavutatav serveripargi energiatarbimise (12%), valgustuse (3%) ja kütte juhtimisest (1%) Kontorihoonete suurim sääst on saavutatav valgustuse (25%), kütte (7%) ja ventilatsiooni (3%) juhtimisest Kogu tarbimine, kwh/nädal Kütte alandamisega 1 3 Arvutuskeskus (24/7) Kontorihoone (8/5) % 4 17% % 37%

20 Tarbimise juhtimise võimalused elektrisüsteemile Süsteemihaldur suurenenud paindlikkus ja töökindlust elektrisüsteemis võimalus juhtida (lokaalseid) koormustippe kriitilistel ajahetkedel täiendavad (avarii)reservvõimsused süsteemi seisukohast tarbimise reguleerimine annab sama mõju nagu genereerimise reguleerimine Jaotusvõrk võimalus juhtida lokaalseid koormustippe suurenenud paindlikkus ja parandada töökindlust Tarbija võimalus optimeerida (tootmis)kulusid aktiivne osalemine elektriturul kontroll oma tarbimise üle väiksem ökoloogiline jalajälg

21 Mida teha riiklikul ja ettevõtete tasandil? Bilansituru mehhanismid, regulatsioonid, tingimused (täna hinnad rohkem vastastikel kokkulepetel, soodustada konkurentsitingimusi) Tarbijate teadlikkuse tõstmine (inimeste vähene teadlikkus ei soosi tarbimise juhtimise ja laialdast bilansienergiateenuse juurutamist) Teenuste ja alusplatvormi arendamine (täna puuduvad võimalused tarbimise juhtimise ja bilansienergia teenuste laiapõhjaliseks juurutamiseks) Võrkude reaalajas juhitavus ja jälgitavus (luua suuremat paindlikkust võrgu juhtimiseks ja uute funktsioonide integreerimiseks)

22 1. SAMM: Reaalajas juhitav ja jälgitav elektrivõrk Rikke põhjuste ja asukoha tuvastamine; alajaamade automatiseerimine ja tsentraliseeritud jälgimine ning juhtimine (SCADA) kauglugemissüsteem; pingereguleerimine reaktiivvõimsuse kaudu Avariitõrjeautomaatika: Pinge ja sageduse vähenemise korral koormuste välja lülitamine Eraldusautomaatika Eesti elektrisüsteemi saartalitlusse minekuks Asünkroonkäigukaitse süsteemi väiksemateks osadeks jagamine

23 Edasised sammud Investeeringud varustuskindluse tagamiseks: Faasimõõtmine ja teised edasiarendatud mõõtmised. FACTS ja teised kõrgtehnoloogilised seadmed. Hajutatud autonoomne juhtimine. Elektrituru avamine WAMS Laimõõtesüsteem- >Laiseiresüsteem. FACTS seadmete kasutamine: Estlink, Estlink 2 Läbi konverteri ühendatud elektrijaamad Tulevikus B2B jaamad Eesti-Vene piiril

24 Tarkade asjade ja säästmisega pole mõistlik ka äärmustesse langeda Töötajate teavitus ja teadlikkus Arukus tuleb hoonesse enne ehitamist planeerida, ümberehitamine pole alati tasuv Ka el.kvaliteedi meetmetele pöörata targal juhtimisel tähelepanu

25 Reaalseid rakendusi tarkvõrgust Täiendavalt võib vaadata Tänan tähelepanu eest!

26 Click to edit Master Tänan! title style