Rastervormende omvormerdemonstratie op NREL toont gedecentraliseerde benadering van noodherstel

Na een storing kan het veel sneller zijn om elektriciteit te herstellen met energiebronnen die zich dicht bij huis bevinden in plaats van kilometerslange transmissielijnen. Veel storingen kunnen zelfs helemaal worden vermeden door lokale bronnen te configureren in robuuste microgrids. Het National Renewable Energy Laboratory (NREL) laat zien hoe een dergelijke gedecentraliseerde veerkracht kan worden ontworpen met alleen hernieuwbare energie in het door het Department of Energy (DOE) geleide project AURORA: Autonome en veerkrachtige werking van energiesystemen met hernieuwbare energiebronnen.

AURORA is een driejarige inspanning met Siemens, Holy Cross Energy en Columbia University om veerkrachtige microgrids te demonstreren die alleen worden aangedreven door omvormers - de elektronische apparaten die hernieuwbare energie koppelen aan het elektriciteitsnet. Het project nadert zijn voltooiing nu de partners gegevens verzamelen met het 40-omvormer testbed van NREL. De resultaten laten een van de eerste voorbeelden zien van systeemherstel met 100% hernieuwbare energie en het gebruik van meerdere gedistribueerde energiebronnen.

"In dit project bouwen we aan harmonie tussen gedistribueerde energiebronnen, zoals hernieuwbare energiebronnen en opslag, om zwarte start te demonstreren met behulp van netvormende invertertechnologie", zegt Gab-Su Seo, projectleider bij NREL. “Tot nu toe vertrouwden omvormers op het bulkstroomsysteem. Nu laten we zien dat omvormers niet alleen het net kunnen vormen, maar dat ze samen het net kunnen onderhouden op manieren die erg nuttig zijn voor veerkracht.”

Eenvoudiger herstel na uitval

Meer dan ooit wordt energie opgewekt dichtbij de plaats waar ze wordt gebruikt. Dat opent de mogelijkheid om, indien nodig, meer gedecentraliseerd te werken. Een ramp zou bijvoorbeeld bewoners kunnen isoleren van hun energievoorziening, zoals in 2017 in Puerto Rico, waardoor de stroomvoorziening naar een groot servicegebied wordt onderbroken, zelfs als het probleem een ​​paar uitgevallen transmissielijnen zijn. In plaats van te wachten op herstel, zoals we gewoonlijk doen met ons huidige gecentraliseerde netwerk, zou een lappendeken van microgrids zich eerst kunnen herstellen met lokale energiebronnen en daarna opnieuw verbinding maken met het grotere netwerk na reparaties. Het ontwerp verbetert ook de restauratie van het bulkstroomsysteem.

Dat is het idee achter het AURORA-project, dat alleen mogelijk is dankzij de configureerbaarheid van moderne stroomomvormers. Het project begon met de ontwikkeling van de inverterbesturing, waarbij werd samengewerkt tussen Siemens en NREL-onderzoekers. Het team ontwierp vervolgens een testbed op de campus van NREL, gemodelleerd naar een nutsdistributiesysteem. Het testbed bevatte 40 programmeerbare omvormers, uitgerust met decentrale bedieningselementen en gevalideerd onder uitvalscenario's.

In vergelijking met het gecentraliseerde netwerk is de AURORA-aanpak flexibel; de omvormers zorgen voor dynamische verbindingen en reorganisatie tussen activa. Dit zorgt voor een responsiever netwerk - een netwerk dat de verbondenheid kan verkleinen of uitbreiden - en is een belangrijk kenmerk van toekomstige, duurzame, zware systemen.

Het net creëren met hernieuwbare energie

Het AURORA-project past in een bredere inspanning onder leiding van NREL, genaamd de UNIFI-consortium, dat tot doel heeft om netvormende omvormerontwerpen voor duurzame-zware systemen te stroomlijnen door middel van gezamenlijke R&D. Veel industrie- en onderzoeksgroepen over de hele wereld zijn tussenbeide gekomen om UNIFI te ondersteunen en beginnen gezamenlijk de richtlijnen te ontwikkelen die toekomstige elektrische systemen vorm zullen geven.

"Omvormers komen eraan en er is veel interesse om deze apparaten te gebruiken voor een reeks netwerktoepassingen. UNIFI is een manier om bevindingen te delen, inspanningen te coördineren en normen vast te stellen in de energiesector, zodat hernieuwbare energie de basis kan vormen voor het toekomstige elektriciteitsnet”, aldus Seo.

NREL is zeer betrokken bij het ontwerpen van op omvormers gebaseerde systemen, met projecten variërend van het maken tot bediening van hybride energiecentrales om te innoveren tool voor het plannen van hernieuwbare bronnen. Maar er is nog veel werk voor de boeg, zoals beschreven in NREL's onderzoeksroutekaart over netvormende omvormers.

De AURORA-project zal licht werpen op een paar andere uitdagingen in op omvormers gebaseerde systemen, waaronder hoe de omvormers moeten worden gesynchroniseerd, hoe communicatie en communicatieloze besturingen in evenwicht kunnen worden gehouden, en hoe beveiligingssystemen moeten worden geconfigureerd. Deze resultaten zullen UNIFI en de hele industrie helpen bij het aanpakken van uitdagingen op het gebied van gedeelde elektriciteitsnetwerken terwijl de wereld werkt aan schone, betrouwbare en veerkrachtige energiesystemen.

Lees meer over NREL's werken in op omvormers gebaseerde energiesystemen en in voedingssysteem zwarte start.

Neem contact op met: Gab-Su Seo.

Door Connor O'Neil. Artikel met dank aan de US Department of Energy's (DOE's) National Renewable Energy Laboratory (NREL).

Waardeer je de originaliteit van CleanTechnica? Overweeg om een CleanTechnica-lid, ondersteuner, technicus of ambassadeur - of een beschermheer op Patreon.