Digitális Ikerpárok: az energiatárolás kiaknázása

A digitális ikrek technológiája forradalmasíthatja az akkumulátor rendszerek tervezését. Lehetőség nyílik rá, hogy részletes modellek készüljenek a várható viselkedésről, így jelentős pénzügyi és műszaki biztonsággal lehet számolni. A valós élettartam is becsülhetővé válik, amivel a hibák küszöbölhetőek lesznek, hozzájárulva ezzel a maximális profit eléréséhez.

1970 áprilisában a világ egyedülálló mentőakció tanúja volt, amikor az Apollo 13 útjára indult a Hold felé. A küldetést egy katasztrofális robbanás az oxigéntartályokban élet-halál harccá változtatta. Az esemény világszerte felkeltette az emberek figyelmét és aggodalmát. Ahogy a NASA mérnökei az elképesztő, 200 ezer mérföldes távolságból szembesültek a technikai problémák megoldásának félelmetes feladatával, egy addig nem ismert megoldást hívtak segítségül: a digitális ikerpárt.

A NASA mérnökei a küldetés keretében elkészítették az Apollo 13 pontos másolatát a Földön, amely tökéletesen tükrözte az űrhajón található bonyolult szoftveres és hardveres rendszereket.

Ez a másolat döntő fontosságú eszköznek bizonyult az idővel való versenyben, lehetővé téve a mérnökök számára, hogy a földi irányítás biztonságából teszteljék és vizsgálják az űrhajó biztonságos visszatérését segítő megoldásokat. Azáltal, hogy aprólékosan másolták le a valós fizikai rendszereket egy virtuális környezetbe, rendkívül hasznos betekintést nyertek a különböző mentési stratégiák kidolgozására és így növelték az esélyeiket az űrhajósok életének megmentésére.

Bár a digitális ikerpár koncepciója a Apollo 13 küldetése során vált ismertté, az Internet of Things (IoT) eljövetele teremtette meg a technológia útját a széles körű elfogadásához. Azóta a digitális ikerpárok a korai fizikai szimulációkból virtuális másolatokká fejlődtek, páratlan betekintést nyújtva a komplex és költséges rendszerek viselkedésébe.

Az energiaiparban alkalmazott akkumulátoros rendszerek növekvő népszerűsége és az új alkalmazási területek megjelenése megköveteli a folyamatos innovációt és technológiai fejlődést. Ebben a dinamikusan változó környezetben a digitális ikrek technológiája különösen fontos szerepet játszik az akkumulátoros rendszerek működésének elemzésében és optimalizálásában.

Csökkenő kockázatok

A digitális ikrek technológiája forradalmasítja az energetikai célú akkumulátor rendszerek tervezésének megközelítését. A megoldás segítségével lehetővé válik, hogy még a fizikai eszközök telepítése előtt rendkívül részletes digitális modellt készítsünk a rendszer várható viselkedéséről. Az a lehetőség, hogy virtuális környezetben szimuláljuk és elemezzük a várható működést a teljes élettartama alatt, jelentős pénzügyi és műszaki biztonságot jelent a beruházásokban.

Az akkumulátoros rendszerekbe való befektetés a nagy beruházási érték miatt nagy pénzügyi kockázatokat hordozhat magában. A befektetőknek a rendszer várható működését és a beruházáson elérhető megtérülést jellemzően a gyártók által közölt adatlapokra, korlátozott tapasztalati adatokra és egyszerű elméleti számításokra kellett hagyományosan alapozniuk. Azonban ezek a módszerek gyakran nem képesek kellő pontossággal ábrázolni a valós üzemeltetés és az energiatároló működésének komplexitását.

A digitális ikrek technológiájának felhasználásával már lehetőségünk van létrehozni az akkumulátoros rendszerek virtuális mását, pontos modelleket használva az alkalmazott cellatípusról, elektromos jellemzőiről és az alkalmazás sajátosságairól. Ez a digitális reprezentáció lehetővé teszi számunkra, hogy különböző szcenáriók mentén szimuláljuk és elemezzük a tároló működését, figyelembe véve az adott alkalmazásban az energiatermelést, a fogyasztási profilokat, a töltési és kisülési ciklusokat és a környezeti feltételeket.

A szimulációkkal értékes betekintést nyerhetünk a várható viselkedésbe, azonosíthatjuk a lehetséges kihívásokat vagy korlátozásokat, és a beruházás előtt optimalizálhatjuk a telepítendő rendszer méretét a beruházói igényeknek megfelelően. Ez a részletes elemzés és előrejelzés jelentősen csökkenti a befektetéssel járó műszaki és pénzügyi kockázatokat.

Modellezési pontosság

A DimenSim platformunkban minden akkumulátor modellünket moduláris szimulációs környezeten belül építjük fel, cellaszintről kezdve. A különböző akkumulátortípusok modellezéséhez gyártói specifikációkat vagy laboratóriumban kimért cellakarakterisztikákat használunk, hogy az adott cella viselkedését a lehető legpontosabban képezzük le. A modellezési folyamat Matlab Simulink környezetben zajlik, ahol modulárisan és automatikusan építjük fel az akkumulátorok digitális ikerpárját, lehetővé téve a különböző típusú és teljesítményű akkumulátorok gyors és hatékony modellezését.

Ebben a környezetben integráljuk a különböző termelőket és fogyasztókat az akkumulátormodellhez, általában az ügyféltől kapott valós historikus termelési és fogyasztási adatok alapján.

Ez a megközelítés lehetővé teszi számunkra a valósághű igénybevételek szimulálását és az akkumulátor kölcsönhatásának elemzését a környező rendszerrel. Továbbá képesek vagyunk nagy pontossággal meghatározni az akkumulátor kulcsfontosságú műszaki paramétereit, például hogy hány egyenértékű töltési és kisütési ciklust fog bejárni az akkumulátor egy adott alkalmazásban, napi vagy éves szinten.

Ezzel az információval jól becsülhető az akkumulátor várható élettartama, figyelembe véve az igénybevételt. A modellezési folyamat elemzi az akkumulátor degradációját, választ adva a kérdésekre az akkumulátor maradék rendelkezésre álló kapacitásáról egy bizonyos év után.

A DimenSim platform egyik legnagyobb előnye, hogy képes modellezni a piacon elérhető akkumulátorbeszállítók cellatípusait és a gyártók által kínált termékportfólió teljesítmény és kapacitás értékeit. Ez lehetővé teszi számunkra, hogy olyan digitális ikrekkel dolgozzunk, melyek pontosan illeszkednek a választott akkumulátorbeszállító termékpalettájához, a projekt műszaki és gazdasági kiértékelése során. Ezzel jelentősen csökkentjük a befektetők és a finanszírozók kockázatait.

Ezeket a tényezőket figyelembe véve a beruházók és a finanszírozók megalapozottabb döntéseket hozhatnak a projekt pénzügyi életképességével és hosszútávú fenntarthatóságával kapcsolatban. Ez csökkenti az akkumulátor technológiával kapcsolatos bizonytalanságokat, ami végső soron növeli a beruházók bizalmát és segíti az energiatárolók elterjedését az energetikában.

A akkumulátor virtuális modelljének működtetéséhez szükséges a konkrét alkalmazáshoz tartozó akkumulátor vezérlési logika modellezése is. A szimulációs környezeten belül különböző stratégiák alkalmazhatók annak meghatározására, hogy az akkumulátort egy adott pillanatban milyen kívánt teljesítménnyel kell tölteni vagy kisütni. Általában rendelkezésre állnak historikus idősoros adatok bemenetként, például napelemes termelési- vagy fogyasztási profilok. Ezek alapján meghatározásra kerül a modellezés során a tároló számára előírt idősoros teljesítményigény.

Az itt leírt modellezési megközelítésnek az egyik fő előnye az a képesség, hogy rövid idő alatt szimulálja akár sok különböző kapacitású és teljesítményű akkumulátor működését is tíz éves időtartamra vagy annál tovább is. A felhőalapú számítási erőforrások kihasználásával és a futtatási számítási kapacitás dinamikus skálázásával a szimulációs idő másodpercekre vagy percekre csökkenthető, sok különböző akkumulátoros rendszer vizsgálata esetén is (ezzel kapcsolatban lásd keretes írásunkat).

A jövő tesztelése

Az akkumulátor digitális modelljének használata nemcsak a befektetési fázisban csökkenti a műszaki és pénzügyi kockázatokat, hanem értékes információkat nyújt az üzemelési fázis során is.

A valós időben monitorozott energiatároló rendszerek folyamatosan frissíthetik a virtuális modell paramétereit, lehetővé téve az eszköz viselkedésének előrejelzését, a várható élettartam folyamatos becslését és a hibák megelőzését.

Hasonlóan ahogy a NASA a holdprogram során földi alapú modellekkel tesztelte a különböző forgatókönyveket, a virtuális környezet lehetővé teszi a tárolók különböző működtetési stratégiáinak tesztelését is (mindezt alacsony költségek mellett, kockázatmentesen), hozzájárulva a maximális profit eléréséhez és a hosszútávú megbízható működés biztosításához.

A virtuális modell valós idejű adatok alapján történő folyamatos frissítése révén az üzemeltetők betekintést nyerhetnek az akkumulátorok aktuális állapotába, és megalapozott döntéseket hozhatnak az üzemeltetéssel kapcsolatban. A digitális ikertestvér átfogó képet nyújt az aktuális teljesítményről, műszaki állapotáról és hátralévő élettartamáról, lehetővé téve a proaktív karbantartást és eszközmenedzsmentet.

A virtuális modellben azonosítva a potenciális problémákat vagy eltéréseket, az üzemeltetők megelőző intézkedéseket tehetnek az előre nem látható hibák vagy a teljesítményromlás elkerülése érdekében. Ez az megközelítés javítja az energiatároló rendszerek általános megbízhatóságát és rendelkezésre állását, minimalizálva az üzemzavar időtartamát és maximalizálva az üzemelés hatékonyságát, ezáltal az eszközön realizálható bevételt is.

Ezenkívül a virtuális környezet értékes tesztelési lehetőségeket kínál a különböző üzemeltetési stratégiák értékeléséhez anélkül, hogy hatást gyakorolna a fizikai akkumulátoros rendszerre.

Az üzemeltetők szimulálhatják és értékelhetik a különböző igénybevételek hatásait, például a töltési és kisütési profilokat, vagy a tároló különböző kisütési mélységének hatását a működésre (depth of discharge – DoD) azzal a céllal, hogy optimalizálják az energiatároló rendszer teljesítményét és jövedelmezőségét.

Ez lehetővé teszi a működés finomhangolását a specifikus követelmények, a változó piaci körülmények vagy energiakereskedési célok szerint. A digitális ikertestvér képességeinek felhasználásával az üzemeltetők magabiztosan bevezethetnek új stratégiákat és adatalapú döntéseket hozhatnak a kívánt eredmények elérése érdekében, ami a folyamatosan változó energiapiacokon kiemelt fontosságú lesz.

Napelemes és akkumulátoros beruházás kiértékelése

Tekintsünk egy példát egy ipari végfelhasználóra, aki a mérőóra mögött helyezkedik el (vagyis ún. behind-the-meter alkalmazásról van szó), hogy szemléltessük a digitális ikerpár modellezés előnyeit: egy ipari fogyasztó egy évnyi historikus fogyasztási adatát felhasználva (általában 15 perces felbontással) gyorsan létrehozhatunk egy szimulációt, amely vizsgálja a különböző lehetséges napelemes és akkumulátoros beruházások hatását a hálózati energiafelhasználásra.

Másodpercek alatt a modell analizálja, hogy hogyan befolyásolta volna a fogyasztó hálózati energiavételezését, ha különböző méretű napelemes és akkumulátoros rendszer kerül telepítésre az adott fogyasztási profillal rendelkező fogyasztói mellé. Szimulációkkal így meghatározható, hogy az adott beruházás mennyivel csökkenti a hálózati vételezést, ezáltal a villanyszámlát és hogy a napelemes rendszerrel termelt teljes energia mekkora része kerül felhasználásra különböző méretű tárolók esetén, az önfogyasztás maximalizálását szem előtt tartva.

Az összes elemzést akár több tucat akkumulátorkapacitásra és napelem teljesítményre is elvégezhetjük mindössze pár perc alatt, így a telepítés előtt kiválasztva a beruházó műszaki és pénzügyi igényeihez leginkább illeszkedő beruházást.

Kérdése van a Digitális Ikerpár technológiával kapcsolatban?

Tekintse át további cikkeinket a Szimuláció témakörben!

Ezeket se hagyja ki

Akkumulátor Sikersztorik 2024

A Planergy Solutions és a Magyar Akkumulátor Szövetség közös kampányt indít! Szeretnénk hírét vinni a hazai ipari akkumulátoros beruházásoknak!

Megéri akkumulátort telepíteni napelemes rendszerhez?

A megújuló energiát hasznosítani képes technológiák elterjedése nem csak lehetőségeket, hanem kihívásokat is teremt az ipari szereplők számára. A C&I szektor szereplőinek ebben segítséget nyújthat az akkumulátor.

„A legokosabb döntés ma kitalálni, hogyan tárolható el a megújuló energia.”

Dr. Kaderják Pétert, a Magyar Akkumulátor Szövetség ügyvezetőjét a megújuló energia leghangsúlyosabb kérdéseiről és a várható fejlesztésekről kérdeztük.

Zero Waste a zöldenergia szektorban

A Zero Waste irányzat a megújuló energia szektorban a  feleslegesen megtermelt energia minimalizálását és az energetikai hatékonyság maximalizálását jelenti.

Vegye fel velünk a kapcsolatot

Kérdése van? Vegye fel velünk a kapcsolatot az alábbi űrlap kitöltésével, és kollégáink hamarosan felkeresik Önt. Sürgős? Keressen minket telefonon:

Kapcsolatfelvételi űrlap